旧版本 3D8 串口数据通讯协议介绍v1.4

sydz

注：下文中提到的数字，皆为整数。
 束坐标（Column，简写为c）：是在3D8系统中，结合硬件系统定义的坐标值，其值c = y*8 + x。由此可
得c 的值域为[0, 63]；并且我们还能计算出 x = c % 8, y = c / 8。（熟悉编程的朋友都会知道，这里的“%”为取余运算，“/”为整除运算）。
 数据值（Data），即定义每一束（Column）上的显示状态。因为会有多点同时亮起的情况出现，且z的范围为[0, 7]，所以一个字节（byte）的8个位（bit），恰好可用于定义这个状态。如果要求某束只有z=0点（第0层，即最底层）亮起，则可将Data值设置为0x01（0000 0001 B）（后缀B，表示该数为二进制数）。若要求某束只有z=6点（第6层，从上往下第2层）亮起，则Data = 0x40（0100 0000 B）；若要求z=0, z=6点同时亮起，则Data = 0x41（0100 0001 B）。
 驱动流程：
1. 主板上电以后，再给上位机上电。保证主板提前进入监听状态。
2. 在上位机程序中，可以通过上述三种中指令的一种或多种组合，实现对一屏画面的赋值。
3. 赋值结束后，主板内部的数据缓存会保存这些值，并不断对LED进行扫描显示。上位机可以通过延时函数，控制两帧画面之间的间隔。
4. 循环步骤2、3，实现动画效果。
 系统重置 系统重置在目前的通讯协议下显得尤为重要，因为指令有长有短，同时主板并不会去判断连接是否中断。所以当一条指令没有发送完整时，若出现通讯中断，主板会继续等待剩余指令发送完成。而如果此时重新建立连接，主板将不会把接收到的第1个字节作为开始码进行判断。这就导致通讯无法正常进行，此时需要重启主板，上位机重新开始发送数据，方可让通讯同步。 简而言之，在断开上位机与主板的连接以后，重新连接时，应重启主板，而后上位机再开始发送数据。 若使用控制棒，控制棒也将使用主板电源，所以此时若重启主板，主板和控制棒会同时重新启动。因为控制棒内部包含启动延时程序，所以使得在其发送数据之前，主板已经提前进入了监听状态。
更新手记： V1.3 （2011-08-11）：修正了单束赋值命令中，束坐标可能超出范围的bug。 V1.4 （2011-08-13）：修正了发送代码过长、错位而导致开始码错误进而系统不响应的Bug，若开始码非0xf0/0xf1/0xf2，主板将继续等待接收开始码。

底层驱动模块

2. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
3. // 3D8  串口通讯底层驱动（程序模板）
4. //  基于上位机 12C5A60S2+22.1184M 外部晶振，若使用其它上位机，请在充分理解下列程序以后进行修改。
5. // aGuegu /  官微宏 2011-08-02 weihong.guan@gmail.com
6. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
7. #include <STC12C5A60S2.H>
8. #include <intrins.h>
9. #include <stdlib.h>
10. typedef unsigned char uint8;
11. typedef unsigned int uint16;
12. #define LAYER_COUNT 8
13. #define COLUMN_COUNT 64
14. //  延时函数
15. void delay(uint16 a)
16. {
17. while( a-- )
18. _nop_();
19. }
20. //  串口初始化：波特率 115200（使用频率为 22.1184M 的外部晶振驱动）
21. void UART_Init (void)
22. {
23. TMOD = 0x20; SCON = 0x50;
24. TH1 = 0xff; TL1 = 0xff; //  设置波特率为 115200
25. PCON = 0x80; TR1 = 1;
26. }
27. //  串口发送数据函数
28. void UART_Send (uint8 cData)
29. {
30. SBUF = cData;
31. while(!TI); TI = 0;
32. }
33. //  根据 x,y 的值计算 column 值
34. uint8 funGetColoumn(uint8 x, uint8 y)
36. {
37. return (8*y+x);
38. }
40. //  全局赋值函数
41. void funPrintUniqueValue2Cube(uint8 cData)
42. {
43. UART_Send (0xf0); //  开始码内置于函数中发送
44. UART_Send (cData);
45. }
47. //  单束赋值函数
48. void funPrintColumn(uint8 cColumn, uint8 cData)
49. {
50. UART_Send(0xf1); UART_Send(cColumn); UART_Send(cData);
51. }
52. void funPrintCube(uint8 *p)
53. {
54. uint8 i; UART_Send(0xf2);
55. for (i=0; i < COLUMN_COUNT; i++) UART_Send(p[i]);
56. }
58. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
59. //  以上函数作为固定驱动程序模块，一般不用修改
60. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
62. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
63. 动画程序段：此处插入打包以后的动画程序
64. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
65. //  主函数
66. void main(void)
67. {
68. delay(-1); //其实这里的-1 等效于 65535，也就是这个延时函数所能提供的最大延时间隔
69. delay(-1); //
70. UART_Init(); //  初始化串口
71. while(1)
72. {
73. }
74. }
75. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

复制代码

驱动例程
 例程1 ——全屏闪动
// 将模板中主函数改为如下所示

1. void main(void)
2. {
3. delay(-1);
4. delay(-1);
5. UART_Init(); //  初始化串口
6. while(1)
7. {
8. funPrintUniqueValue2Cube(0xff);    //  开启所有显示
9. delay(-1);
10. //  显示时长，可以通过减小参数值，或增加 delay()运行的次数，改变闪烁间隔
11. funPrintUniqueValue2Cube(0x00);    //  关闭所有显示
12. }
13. }

复制代码

小贴士：
    单帧显示时长由延时函数 delay(uint16);  控制，参数为(-1)的话，间隔时间比较长，如果变为 0x20，
甚至更小，甚至干脆不要延时。则会因为显示太快而导致肉眼察觉不出变化，反而是看到全屏都
被点亮。这个时候并不是主板运行不正常，而是扫描太快，导致肉眼看不出变化。
    控制帧速（单帧显示时长的倒数），除了用延时函数的方法，当然还可以用定时器中断的方法，有 兴趣的朋友不妨试一下。

例程 2 ——三面扫描
在动画程序段插入如下函数：

1. // z 方向，逐面扫描
2. void funScanByZ(void)
3. {
4. uint8 z; funPrintUniqueValue2Cube(0x00); for (z=0; z< LAYER_COUNT; z++)
5. {
6. funPrintUniqueValue2Cube(0x01 << z);
7. delay(-1);
8. }
9. }
10. // x 方向，逐面扫描
11. void funScanByX(void)
12. {
13. uint8 x,y; funPrintUniqueValue2Cube(0x00); for (x=0; x< LAYER_COUNT; x++)
14. {
15. funPrintUniqueValue2Cube(0x00);                  //  若屏蔽此行，则函数变为逐面点亮。
16. //  因为单束赋值并不会对别的束的值发生影响，所以在每一帧显示开始时，对全屏进行清屏操作。
17. for (y=0; y<LAYER_COUNT; y++)
18. funPrintColumn(funGetColoumn(x,y), 0xff);
19. delay(-1);
20. }
21. }
22. // y 方向，逐面扫描
23. void funScanByY(void)
24. {
25. uint8 x,y;
26. funPrintUniqueValue2Cube(0x00);
27. for (y=0; y< LAYER_COUNT; y++)
28. {
29. funPrintUniqueValue2Cube(0x00);                  //  若屏蔽此行，则函数变为逐面点亮。
30. //  因为单束赋值并不会对别的束的值发生影响，所以在每一帧显示开始时，对全屏进行清屏操作。
31. for (x=0; x<LAYER_COUNT; x++)
32. funPrintColumn(funGetColoumn(x,y), 0xff);
33. delay(-1);
34. }
35. }

复制代码

将主函数更新为

1. void main(void)
2. {
3. delay(-1);
4. delay(-1);
5. UART_Init(); //  初始化串口
6. while(1)
7. {
8. //  依次运行三个方向的扫描程序
9. funScanByX(); funScanByY(); funScanByZ();
10. }
11. }

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小贴士：
    在这里已经就利用了建立子函数的方法，将动画进行“打包”，使得主函数简洁明了。
    在主函数的 while(1)循环内，依然可以使用 for,while 循环语句，来决定动画如何进行循环。
    目前这几个动画函数都没有参数，有兴趣的朋友不妨试试看能否把内部 delay()函数的参数作 为整个函数的参数，这样当外部调用的时候，就可以直接控制帧速了。

 例程3 ——上升流
在动画程序段插入如下函数：

1. void funDemoRise(uint8 *pCube)
2. {
3. uint8 i, x, y, j;
4. j = 0x80;  // j 作为计数器，计算总共上升了多少次
5. while(j--)
6. {
7. //  上升
8. for(i=0; i<COLUMN_COUNT; i++)
9. {
10. pCube[i] <<= 1;
11. }
12. //  底面重新有 3 个新的点亮起
13. for(i=0; i<3; i++)
14. {
15. x = rand() % 8; y = rand() % 8; pCube[funGetColumn(x,y)] |= 0x01;
16. }
17. funPrintCube(pCube);
18. delay(0x100);
19. }
20. }

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主函数改为：

1. void main(void)
2. {
3. uint8 pCube[COLUMN_COUNT];
4. delay(-1); delay(-1);
5. UART_Init(); //  初始化串口
6. srand(9); //  给个随机种子
7. while(1)
8. {
9. funDemoRise(pCube);
10. }
11. }

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小贴士：
 这里只用到批量赋值命令，这也是我推荐大家使用的命令。其基本流程就是，在上位机内部建立 一个数组，通过各种运算，改变这个数组里面的值，以达到理想的效果，在运算完成以后，使用
批量赋值命令，将整体输出到 3D8 主板上。虽然这样传输的数据量最多，需要 65 个字节，但是我 们的高波特率传输已经使得，肉眼察觉不到这个时间，而且这设计动画效果过程中，这样的思路 最简单。
    这里用到了随机函数，随机函数是最简单的让动画看起不那么千篇一律的方法，充分利用它吧。
Rand()  的返回值范围为[0,255]，是用取余运算%8，可将其范围缩小到[0,7]。
    位运算，在单片机程序中，位运算是经常用到的，这里用到了或运算|和左移位算<<。还有&、>>
等，好好复习一下，未来都会用得到。
 指针，这里我使用了指针，传统的单片机程序可能更习惯于使用全局变量（当然，这个变量也是 个数组），但是这么做会增加冗余度，牺牲系统的稳定性，消耗大量的系统资源。其实完全可以避 免，把 C
语言的教材翻出来，看看指针怎么用吧。
 指针运算中，最怕的就是指着指着，指到别的地方去，万一做了什么修改会导致程序的崩溃、跑 飞。所以我在宏定义中加入了 LAYER_COUNT 和
COLUMN_COUNT，对数组下标的上限进行了明确的 定义。而且在指针中尽量使用 p[c]这样的形式来调用，比较直观。（当然，高手的话，就更喜欢用 p++之类更加晦涩的语句了）。
    关于计数器 j，其实我不太喜欢这个东西，但这也是最简单的，控制动画整体播放长度的方法。如 果只是单一的效果，不要这个循环也罢。但是如果有多个动画滚动显示，就需要这样的跳出机制。
有兴趣的朋友试试看，使用按键等其它办法来实现它。
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KENKING2536

好东西学习了！！