字节流中数据包的识别

Question

我在与加速度传感器通信时遇到了一些问题。该传感器连续输出约8000个读数/秒。传感器通过适配器插入到USB端口，并显示为com4。我的问题是，我似乎无法从字节流中挑选出传感器读取数据包。这些数据包的大小为五个字节，并具有以下格式：

            High nibble                     Low nibble

Byte 1      checksum, id for packet start   X high
Byte 2      X mid                           X low
Byte 3      Y high                          Y mid
Byte 4      Y low                           Z high
Byte 5      Y mid                           Y low

X、y、z是加速度。

在传感器的文档中，第一个字节高半字节是校验和（计算Xhigh+Xlow+Yhigh+Ylow+Zhigh+Zlow），同时也是数据包起始标识。我对编程外部设备比较陌生，无法理解校验和如何作为数据包起始标识符（难道校验和不会一直变化吗？）。这种方式通常用于标识数据包起始吗？有没有人知道如何解决这个问题呢？

非常感谢您的帮助。

- karra

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这些是什么类型的数据包？UDP？TCP？还是其他的？ - J. Davidson

@J.Davidson 这必须是它们之一吗？它可以是从外部设备读取的字节块吗？ - I4V

每秒采样率为8192个样本，波特率设置为921600bps（根据手册）。对于UDP和TCP我不太确定，我是通过C＃.net中的串口类进行读取。 - karra

你观察到了“第一个字节的低四位”吗？它可以是id吗？ - I4V

我现在已经让它工作得相当不错了。我必须检查每个半字节，直到找到根据我的问题中的算法为其后续半字节生成的校验和。感谢大家的帮助！ - karra

Answer 1

我不太理解校验和如何作为数据包开头的标识符（因为校验和不会一直保持不变）。

是的，校验和会随着数据的改变而改变。但是仅仅一个固定值的起始字节也不能单独用于（最初）识别（或验证）数据包。由于这是二进制数据（而不是文本），数据可以具有与任何固定值的起始字节相同的值。如果您对此起始字节进行了简单的扫描，该算法很容易将数据字节错误地识别为起始字节。

这是一种常见的识别数据包开头的方法吗？

不是，但考虑到高数据速率，它似乎是一种最小化数据包大小的方案。

有人有任何想法如何解决这个问题吗？

您可能需要最初每次扫描五个字节的序列（即数据包的长度）。计算此“数据包”的校验和，并将其与第一个字节进行比较。匹配表示您（可能）已经完成了数据包对齐。不匹配意味着您应该丢弃第一个字节，并测试下一个以第二个字节开头的可能的数据包（即移动剩余的4个字节并添加新的第5个字节）。

一旦完成了数据包对齐（或者假定已完成），您需要不断验证每个数据包的校验和，以确认数据完整性并确保数据包数据对齐。任何校验和错误都应该强制重新寻找正确的数据包对齐（从当前“数据包”的第二个字节开始）。

- sawdust

Answer 2

你需要做的是在你的项目中导入一些免费的C#串口终端，并首先检查你所获取的所有数据和数据包，除非你已经完成了这个步骤。然后只需要读取，你需要做类似于...的操作。

   using System;
   using System.IO.Ports;
   using System.Windows.Forms;

   namespace SPE
   {
     class SerialPortProgram
     {
       // Create the serial port with basic settings
       private SerialPort port = new SerialPort("COM4",      9600, Parity.None, 8, StopBits.One);

       [STAThread]
       static void Main(string[] args)
       { 
         // Instatiate this class
         new SerialPortProgram();
       }

       private SerialPortProgram()
       {
         Console.WriteLine("Incoming Data:");

         // Attach a method to be called when there      // is data waiting in the port's buffer
         port.DataReceived += new         SerialDataReceivedEventHandler(port_DataReceived);

         // Begin communications
         port.Open();

         // Enter an application loop to keep this thread alive
         Application.Run();
       }

       private void port_DataReceived(object sender,      SerialDataReceivedEventArgs e)
       {
         // Show all the incoming data in the port's buffer
         Console.WriteLine(port.ReadExisting());
       }
     }
   }

- J. Davidson

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你认为 OP 是在读取数据方面有问题还是在解释数据方面有问题？我在评论中看到：“我观察了所有的字节，但找不到任何一个保持不变。” - I4V

是的，我似乎能够读取数据，但我无法正确解释它。我明天会尝试您的代码并将其与我的结果进行比较。 - karra