👩🏻‍🔬 ⚖️ 🖖 PSP1N माइक्रोकंट्रोलर्स के लिए पैकेट स्ट्रीमिंग प्रोटोकॉल 🌗 🦇 👨🏽‍🍳

समस्या का बयान

माइक्रोकंट्रोलर पर एक और डिवाइस विकसित करते समय, मैं एक ऐसी स्थिति में भाग गया, जहां बड़ी मात्रा में डेटा की निरंतर रिकॉर्डिंग की आवश्यकता थी। डिवाइस को एक टाइम स्टांप और छह एडीसी माप से प्रति सेकंड 100 गुना एसडी कार्ड (चलो इस डेटा को एक पैकेट सेट कहते हैं) से बचाने के लिए डेटा सेट करना था, और फिर इस डेटा का ग्राफ़ के रूप में एक कंप्यूटर पर विश्लेषण करें। यह एक एसडी कार्ड में डेटा लिखने के साथ समानांतर में भी आवश्यक था, उन्हें UART के माध्यम से स्थानांतरित करना। इस डेटा को जितना संभव हो उतना कम स्थान लेना चाहिए था, क्योंकि बहुत अधिक डेटा है। उसी समय, किसी तरह इन पैकेटों को अलग करना आवश्यक था, क्योंकि डेटा एक सतत स्ट्रीम में चला गया था। इंटरनेट के माध्यम से कुछ भी अच्छा नहीं होने के कारण, मुझे नहीं मिला, इसलिए मैंने इसके लिए अपना प्रोटोकॉल और लाइब्रेरी बनाने का निर्णय लिया।

और फिर वह दिखाई दिया - पैकेट स्ट्रीमिंग प्रोटोकॉल (PSP1N)

कुछ विचारों के परिणामस्वरूप, निम्नलिखित का निर्णय लिया गया था: प्रोटोकॉल में, डेटा को एन बाइट्स वाले पैकेटों में प्रेषित किया जाएगा, जहां प्रत्येक बाइट का पहला बिट पैकेट सिंक्रनाइज़ेशन (इसलिए प्रोटोकॉल नाम) के लिए स्टार्ट बिट संकेत के लिए आवंटित किया जाता है, शेष सात बिट्स डेटा को आवंटित किए जाते हैं। डेटा का अनुक्रम और आकार पहले से ज्ञात है।

एक उदाहरण:

हम टाइमस्टैम्प के लिए 32 बिट्स, एडीसी माप के लिए 60 बिट्स (10 बिट्स के 6 चैनल) आवंटित करते हैं, कुल 92 बिट्स। चूंकि आप एक बाइट में उपयोगी डेटा के 7 बिट्स को स्थानांतरित कर सकते हैं, पैकेट में 14 बाइट्स (92 बिट्स / 7 बिट = 13.14 ... 14 तक राउंड) शामिल होंगे। 14 बाइट्स में 112 बिट्स की जानकारी होती है, जिनमें से 14 बिट्स पर 92 बिट्स उपयोगी डेटा की शुरुआत की विशेषता होती है, 6 अप्रयुक्त बिट्स होते हैं (जिसमें हम कुछ और जानकारी लिख सकते हैं, लेकिन सादगी के लिए हम उनका उपयोग नहीं करेंगे)।

जहां 7 बिट बिट स्टार्ट बिट का संकेत है (पैकेट की शुरुआत इंगित करता है), 6,5,4,3,2,1,0 डेटा बिट हैं।

प्राप्त करने वाला पक्ष यह भी जानता है कि उसे 14 बाइट्स का एक पैकेट प्राप्त होता है जिसमें पहली बाइट का पहला बिट स्टार्ट बिट (1) होता है (शेष बाइट्स में, स्टार्ट बिट्स 0 होते हैं), फिर डेटा बिट्स में 32 बार टाइम स्टैम्प होता है, फिर ADC माप संख्या 10 बिट्स। 1, तो ADC # 2 के 10 बिट और इतने पर ...

इसी तरह, एसडी कार्ड पर लिखना और प्रोटोकॉल के अनुसार उसमें से पढ़ना होता है। कुल मिलाकर, एक एसडी कार्ड पर रिकॉर्डिंग के एक दिन के लिए, हमें 115.4 एमबी जानकारी (14 बाइट्स x 100 माप प्रति सेकंड x 3600 सेकंड x 24 घंटे) मिलती है।

इस तरह की एक डेटा संरचना अभी भी सुविधाजनक है क्योंकि भविष्य में हम फ़ाइल में कहीं से भी डेटा ब्लॉक चुन सकते हैं और उन्हें ग्राफ़ के रूप में प्रदर्शित कर सकते हैं, जिससे पूरी फ़ाइल को रैम में लोड नहीं किया जा सकता है (जो कई दसियों गीगाबाइट तक पहुंच सकता है)। और हम भी आवश्यक पैकेजों को लोड करके इन ग्राफ़ों की सुविधाजनक स्क्रॉलिंग को लागू कर सकते हैं।

यह माइक्रोकंट्रोलर के लिए सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन शुरू करने का समय है

हम C ++ में माइक्रोकंट्रोलर के लिए लाइब्रेरी लिखते हैं।

सुविधा के लिए, एक वर्ग बनाएं:

class PSP { public: /*   init: startBit -   0  1 *arrayByte -      sizeArrayByte -     */ void init(byte startBit, byte* arrayByte, byte sizeArrayByte); /*      pushData: sizeBit -     value -   (       ) */ void pushData(byte sizeBit, uint32_t value); /*       popData: return     . */ byte* popData(); protected: byte startBit; //  byte* arrayByte; //   byte sizeArrayByte; //   byte position = 0; //    bool clearFlag = false; //   void setStartBit(byte &value); //     void clearStartBit(byte &value); //     };

आरंभीकरण विधि के साथ, मुझे लगता है कि सब कुछ स्पष्ट है:

 void PSP::init(byte startBit, byte* arrayByte, byte sizeArrayByte) { this->startBit = startBit; this->arrayByte = arrayByte; this->sizeArrayByte = sizeArrayByte; }

डेटा जोड़ने की विधि अधिक जटिल है, यहां, चालाक बिटकॉइन जोड़तोड़ द्वारा, हम डेटा को अपने बाइट सरणी में रखते हैं।

 void PSP::pushData(byte sizeBit, uint32_t value) { byte free; byte y; int remBit = 0; //      //   ,     if (!clearFlag) { for (byte i = 0; i < sizeArrayByte; i++) { arrayByte[i] = 0; } clearFlag = true; } //        7      while (remBit > -1) { free = 7 - (position) % 7; //        y = (position) / 7; //     //       remBit = sizeBit - free; //      if (remBit < 0) { arrayByte[y] |= value << ~remBit + 1; //   ,    position += sizeBit; //        remBit = -1; //      } //      else if (remBit > 0) { arrayByte[y] |= value >> remBit; //     ,    position += sizeBit - remBit; sizeBit = remBit; //        } //         else if (remBit == 0) { arrayByte[y] |= value; //    position += sizeBit; remBit = -1; //      } clearStartBit(arrayByte[y]); //   } setStartBit(arrayByte[0]); //   }

एक पैकेट के बाइट्स की एक सरणी प्राप्त करने की विधि:

 byte* PSP::popData() { position = 0; //   clearFlag = false; //    return arrayByte; //   }

और अंत में, सहायक कार्यों के एक जोड़े:

 //      void PSP::setStartBit(byte &value) { if (startBit == 0) value &= ~(1 << 7); else value |= 1 << 7; } //      void PSP::clearStartBit(byte &value) { if (startBit == 1) value &= ~(1 << 7); else value |= 1 << 7; }

संक्षेप में देना

किए गए कार्य के परिणामस्वरूप, डेटा PSP1N स्ट्रीमिंग के लिए कॉम्पैक्ट प्रोटोकॉल और तैयार लाइब्रेरी जो कि GitHub से डाउनलोड किया जा सकता है, "जन्म" थे । इस भंडार में आपको मिलेगा:

ExampleColsolePSP1N / C # लाइब्रेरी उपयोग उदाहरण
PSP1N_CPP / प्रोटोकॉल के साथ काम करने के लिए PSP पुस्तकालय और Arduino पर इसके उपयोग का एक उदाहरण है
.NET1N_CSHARP / .NET के लिए प्रोटोकॉल लाइब्रेरी

प्रोटोकॉल के संचालन को प्रदर्शित करने के लिए, आप Arduino में स्केच को फ्लैश कर सकते हैं और कंप्यूटर पर ExampleSerialPortRead उदाहरण में COM पोर्ट के माध्यम से माइक्रोकंट्रोलर से डेटा प्राप्त कर सकते हैं। वहां, इन डेटा को डिक्रिप्ट किया जाता है और कंसोल एप्लिकेशन में प्रदर्शित किया जाता है। मैं दूसरी बार प्राप्त पक्ष के लिए C # में लिखी गई लाइब्रेरी के बारे में बात करूंगा।

TestingConsole:

अद्यतन (03/31/19): एन्कोडिंग और डिकोडिंग एल्गोरिथ्म को बदल दिया

PSP1N माइक्रोकंट्रोलर्स के लिए पैकेट स्ट्रीमिंग प्रोटोकॉल

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