【KW 10】六维力传感器（上位机解析程序编写）- 大数跨境

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【KW 10】六维力传感器（上位机解析程序编写）

坤维科技

2022-12-01

导读：下期预告：六维联合加载标定及检测设备介绍

本篇文章，我将为朋友们介绍上位机接收程序的编写，包括数据的接收和数据的解析。

C++串口接收程序

这张图是用C++编写的一个串口接收程序，程序一共138行。我以这个程序为例，讲解一下六维力传感器接收程序的编写。

其实使用程序接收传感器的数据，主要就三个步骤：

第一步：打开端口，如果是串口的话，就打开串口设备；

第二步：发送查询命令；

第三步：接收数据和数据解析。

Step 1：打开端口

这个程序的13到24行就是打开一个串口，windows和linux把标准串口设备都认为是一个文件，所以打开串口的程序使用的是CreateFile函数，函数的参数是设置串口编号和读写权限等控制字，这里面需要注意一下串口的编号，windows系统下在写入的编号大于10的时候，COM10的字符串前面需要加入几个特定字符，否则系统无法找到这个串口。CreateFile函数的返回值是一个句柄，20行是判断这个句柄是否有效。

程序25行到39行是对打开的串口进行设置，比如设置缓冲区大小和超时，当然还要设置串口的基本属性，比如波特率是460800，数据位8，校验位无，停止位1。到这里，我们已经完成了程序的第一步，就是正确打开了一个串口。

Step 2：发送查询命令

程序的第二步任务是写入查询命令。

在程序中是接下来的第41行到49行，主要是声明了一个字符数组，写入四个字节 48 AA 0D 0A的查询命令，然后用WriteFile发送出去。当第49行发送出这四个字节后，六维力传感器就收到了这个命令，按照我们的定义，这个命令是要求传感器不停地发送出采集到的受力值，速度是每秒钟1000次。

程序中之后的部分就是程序的最后一步任务，就是读取传感器发送出来的数据并做解析。由于需要一直解析，所以在程序的61行用了while（1）循环来进行。这个循环里面就是调用接收函数，判断这次调用是否接受了数据，如果有数据就把它们放到待处理数据的末尾。然后下面通过一个嵌套循环判断待处理的数据是不是长度大于零，当大于零时就在这个循环里面处理这些数据。

这个嵌套循环里面其实做了四个分支，这里之所以使用分支而不是直接判断数据合法就使用，是因为串口有个特性，那就是串口发送的数据可能不是完整的一帧。这是由于异步通信，发出的数据在程序运行读取函数时还没有完全发送出去，但其实数据是没有丢失的，下一次运行读取时，程序就可以把上次没读到的半帧数据再接收到。为了能够拿到所有的数据，我们在程序中设置了一个队列缓冲区，读取的数据会放到队列的末尾，处理的循环函数从队列头部进行处理。所以这个处理循环需要有4个分支来判断目前队列头部数据的情况。第一个分支就是队列长度大于28个字节并且是合法的数据，那就直接进行转换处理；第二个分支是长度大于28个字节但是头部数据不合法，那就通过排查，找到合法的头部，把不合法的最开始几个字节去掉；第三个分支就是队列长度远大于28个字节，那就认为程序的处理速度太慢了，我们会清空这个缓冲区，重新接收数据；第四个分支是队列长度小于28个字节，那代表数据太短了，我们会退出循环等数据足够长了再处理。

Step 3：接收数据及数据解析

最后我们再看一下数据的解析，由于C++没有直接提供字符数组到Float类型数据的转换函数，所以我们使用了联合体。这是因为联合体有一个很好的特性，就是同址操作。比如程序第9行我们声明了一个叫z的联合体。它其实占用4个字节，用z.m就可以访问字节数组中的元素，用z.n就能按照Float类型访问这4个字节。所以在程序的第75到80行，我只需要给z.m的每个元素附值成六维力传感器发出的数据，那么z.n就是Float类型的结果了，非常高效。