0、前言

网友提问如下：

粉丝提问

项目框架

汇总下这个网友的问题，其实就是实现一个网关程序，内容分为几块：

下位机，通过串口与上位机相连；下位机要能够接收上位机下发的命令，并解析这些命令；下位机能够根据这些命令配置对应的外设、读取对应的传感器的数据上传到上位机；主程序串口操作模块：通过串口下发命令或者读取下位机上传的数据信息；主程序网络通信模块：接收远程服务器下发的命令，并将下位机采集的数据上传到服务器。

整体看来，这个相当于是一个小的项目了，内容难度都比较大，下面我们会分为几篇独立的文章来讲解。

本篇只讨论如何给下位机编写一个简单的上位机。

一、环境简介1. 软硬件环境

下位机：CC2530 OS：vmware + ubuntu

在这里彭老师采用的是CC2530,读者也可以采用其他的板子，我们只需要该板子有串口，可以和PC通信，同时板子上有可设置的led灯、继电器以及可以采集数据的传感器即可。

2. 硬件连接图

硬件连接图如下：

物理连接图

该款CC2530已经集成了CH340芯片，usb线连接电脑，即可被识别。

3. pc下识别串口

如果该串口被PC获取，名字为COMn【n为某整数】。

windows下串口

4. ubuntu下识别串口

首先需要vmware抓取串口【串口在同一时刻要么被windows抓取要么被vmware抓取】，按下图所示，点击连接即可：

虚拟机抓取串口

但是往往ubuntu中没有ch340的驱动，经过实际测试，ubuntu14及之前的版本都没有这个驱动，ubuntu16以上的版本有这个驱动。

如果没有ch340驱动可以用以下方法安装对应的驱动：

1 make 2 sudo make load3 ls /dev/ttyUSB0

ubuntu安装串口驱动

按照上述步骤，会生成设备文件**/dev/ttyUSB0**。

ls /dev/ttyUSB0 -lcrw-rw---- 1 root dialout 188, 0 Jan 15 05:45 /dev/ttyUSB0

c : 字符设备 rw-rw---- ：文件操作权限

188, 0 ： 主次设备号

3、4节提到的usb转串口驱动和linux下驱动源码后台【GH】回复 ch340 即可获得

驱动

【注意】 如果是其他开发板，自行安装其他的串口驱动。

二、模块设计

上位机和下位机的通信往往都是通过串口，linux下往往生成字符设备ttyUSB0【有的是ttyS0】，操作串口设备就只需要操作该字符设备即可。

下面我们设计上下位机的软件模块。

1. 信令

设计上位机，首先需要设计上位机下发给下位机的指令格式，上位机按照该指令格式发送命令给下位机，下位需严格按照该指令格式进行解析指令。

信令格式

含义如下：

device：要操作的设备data ：对应的设备及其额外的数据CRC ：校验码# :信令终止符

信令格式可以根据需要扩展或者精简。

其中device定义如下【可以根据实际情况进行扩展】：

#define DEV_ID_LED_ON    0X1#define DEV_ID_LED_OFF    0X2#define DEV_ID_DELAY 0X3#define DEV_ID_GAS  0X4

【注意】 为便于理解，我们暂不考虑效率问题。

2. 上传数据

下位机需要采集传感器的数据并通过串口上传，数据结构定义如下：

struct data{ unsigned char device; unsigned char crc;    unsigned short data;};

现在就可以开始设计软件的各个功能模块了。

下位机

下位机流程图

下位主要任务就是循环接收上位机通过串口下发的数据，然后解析该指令内容，操作对应的硬件。

上位机

上位机

上位机主要任务是打印菜单，由用户针对菜单做出选择，然后按照指令格式封装命令，并通过串口将该命令下发给下位机。

三、 下位机功能函数

cc2530的操作原理，本文不讨论，如果是其他开发板，只需要修改串口操作函数。

1. LED初始化

/***************************************************************************** 名    称: InitLed()* 功    能: 设置LED灯相应的IO口* 入口参数: 无* 出口参数: 无****************************************************************************/void InitLed(void){    P1DIR |= 0x01;               //P1.0定义为输出口    LED1 = 0;   }

/***************************************************************** 名    称: InitUart()* 功    能: 串口初始化函数* 入口参数: 无* 出口参数: 无*****************************************************************/void InitUart(void){     PERCFG = 0x00;           //外设控制寄存器 USART 0的IO位置:0为P0口位置1     P0SEL = 0x0c;            //P0_2,P0_3用作串口（外设功能）    P2DIR &= ~0xC0;          //P0优先作为UART0        U0CSR |= 0x80;           //设置为UART方式    U0GCR |= 11;               U0BAUD |= 216;           //波特率设为115200    UTX0IF = 0;              //UART0 TX中断标志初始置位0    U0CSR |= 0x40;           //允许接收     IEN0 |= 0x84;            //开总中断允许接收中断  }

/*********************************************************************** 名    称: UartSendString()* 功    能: 串口发送函数* 入口参数: Data:发送缓冲区   len:发送长度* 出口参数: 无***********************************************************************/void UartSendString(char *Data, int len){    uint i;        for(i=0; i<len; i++)    {        U0DBUF = *Data++;        while(UTX0IF == 0);        UTX0IF = 0;    }}

/*********************************************************************** 名    称: UART0_ISR(void) 串口中断处理函数 * 描    述: 当串口0产生接收中断，将收到的数据保存在RxBuf中**********************************************************************/#pragma vector = URX0_VECTOR __interrupt void UART0_ISR(void) {     URX0IF = 0;       // 清中断标志     RxBuf = U0DBUF;                           }

/***************************************************************** 名    称: myApp_ReadGasLevel()* 功    能: 烟雾传感器数据读取* 入口参数: 无* 出口参数: 无*****************************************************************/uint16 myApp_ReadGasLevel( void ){  uint16 reading = 0;    /* Enable channel */  ADCCFG |= 0x80;    /* writing to this register starts the extra conversion */  ADCCON3 = 0x87;    /* Wait for the conversion to be done */  while (!(ADCCON1 & 0x80));    /* Disable channel after done conversion */  ADCCFG &= (0x80 ^ 0xFF);    /* Read the result */  reading = ADCH;  reading |= (int16) (ADCH << 8);   reading >>= 8;    return (reading);}

/***************************************************************** 名    称: led_opt()* 功    能: LED灯控制函数* 入口参数:  RxData：接收到的指令  flage：led的操作，点亮或者关闭* 出口参数: 无*****************************************************************/void led_opt(char RxData[],unsigned char flage){ switch(RxData[1]) {  case 1:                  LED1 = (flage==DEV_ID_LED_ON)?ON:OFF;   break;  /* TBD for led2 led3*/    default:   break; } return;}

/***************************************************************************** 主程序入口函数****************************************************************************/void main(void){  CLKCONCMD &= ~0x40;           //设置系统时钟源为32MHZ晶振 while(CLKCONSTA & 0x40);      //等待晶振稳定为32M CLKCONCMD &= ~0x47;           //设置系统主时钟频率为32MHZ    InitLed();                    //设置LED灯相应的IO口 InitUart();                   //串口初始化函数    UartState = UART0_RX;         //串口0默认处于接收模式 memset(RxData, 0, SIZE);       while(1) {      //接收状态   if(UartState == UART0_RX)               { //读取数据，遇到字符'#'或者缓冲区字符数量超过4就设置UartState为CONTROL_DEV状态   if(RxBuf != 0)    {     //以'#'为结束符,一次最多接收4个字符           if((RxBuf != '#')&&(count < 4))         {      RxData[count++] = RxBuf;     }    else    {      //判断数据合法性，防止溢出     if(count >= 4)                 {       //计数清0      count = 0;                   //清空接收缓冲区      memset(RxData, 0, SIZE);     }     else{      //进入发送状态       UartState = CONTROL_DEV;     }    }    RxBuf  = 0;   }  }         //控制控制外设状态          if(UartState == CONTROL_DEV)                     {             //判断接收的数据合法性   //RxData[]:  | device | data |crc | # |   //check_crc:   crc = device ^ data   //if(RxData[2] == (RxData[0]^RxData[1]))   {    switch(RxData[0])    {     case DEV_ID_LED_ON :      led_opt(RxData,DEV_ID_LED_ON);      break;     case DEV_ID_LED_OFF:      led_opt(RxData,DEV_ID_LED_OFF);      break;     case DEV_ID_DELAY:      break;     case DEV_ID_GAS:      send_gas();      break;        default:      break;    }           }             UartState = UART0_RX;             count = 0;        //清空接收缓冲区             memset(RxData, 0, SIZE);             } }}

结构体

#define DEV_ID_LED_ON    0X1#define DEV_ID_LED_OFF    0X2#define DEV_ID_DELAY 0X3#define DEV_ID_GAS  0X4struct data{ unsigned char device; unsigned char crc;  unsigned short data;};

函数

void uart_init(void ){ int nset1,nset2; serial_fd = open( "/dev/ttyUSB0", O_RDWR); if(serial_fd == -1) {  printf("open() error\n");  exit(1); } nset1 = set_opt(serial_fd, 115200, 8, 'N', 1); if(nset2 == -1) {  printf("set_opt() error\n");  exit(1); }}int Menu() { int option;  system("clear"); printf("\n\t\t************************************************\n"); printf("\n\t\t**               ALARM SYSTERM                **\n"); printf("\n\t\t**               1----LED                     **\n"); printf("\n\t\t**               2----GAS                   **\n"); printf("\n\t\t**               0----EXIT                    **\n"); printf("\n\t\t************************************************\n");  while(1) {   printf("Please choose what you want: ");  scanf("%d",&option);   if(option<0||option>2)   printf("\t\t    choose error!\n");  else    break; } return option; }// RxData[]:  | device | data |crc | # |void led(){ int lednum = 0; int onoff; char cmd[4]; //选择led灯 while(1) {  printf("input led number :[1 2]\n#");  scanf("%d",&lednum);  //check    if(lednum<1 || lednum >2)  {   printf("invalid led number\n");   system("clear");   continue;  }else{   break;  } } printf("operation: 1 on , 0  off\n"); scanf("%d",&onoff);  if(onoff == 1) {  cmd[0] = DEV_ID_LED_ON; }else if(onoff == 0) {  cmd[0] = DEV_ID_LED_OFF; }else{  printf("invalid led number\n");  return; }  cmd[1] = lednum; //fulfill crc  area cmd[2] = cmd[0]^cmd[1];   cmd[3] = '#';//表示结束符  tcflush(serial_fd, TCIOFLUSH); int i = 0; for(i=0;i<4;i++) {  printf("%d ",cmd[i]); } printf("\n");  write(serial_fd,&cmd,sizeof(cmd));    sleep(1); }// RxData[]:  | device | data |crc | # |void gas(){ int len ; unsigned short  GasLevel; struct data msg; char gas[4]={0}; char cmd[4];  cmd[0] = DEV_ID_GAS; cmd[3] = '#';//表示结束符 write(serial_fd,&cmd,sizeof(cmd)); sleep(1);  len = read(serial_fd,&msg,sizeof(struct data)); //转换读取的gas数据格式 GasLevel = msg.data; gas[0] = GasLevel / 100 + '0'; gas[1] = GasLevel / 10%10 + '0'; gas[2] = GasLevel % 10 + '0'; printf("%s\n",gas); getchar();}void run(){ int x;  while(1) {    x=Menu();   switch(x)   {    case 1:    led();    break;     case 2:    gas();    break;    case 0:    printf("\n\t\t     exit!\n\n");    close(serial_fd);    exit(0);   default:    fg=1;    break;   }   if(fg)    break;  }}int main() { uart_init(); run(); return 0;}

主菜单

2. 点亮led灯

点亮led1：

点亮led1

3. 灭灯

熄灭led1

4. 读取烟雾传感器数据

获取烟雾数据

烟雾的数据是079，可以点根华子，你会发现每次读取的值都是在变化。

OK！ 至此为止，一个简易的CC2530上位机我们就编写完毕，如果想将从串口获取的数据的值发送到远端服务器，后续文章我们将继续讨论。

关注公号：一口Linux

后台回复，【cc2530上位机】即可获得源码。