嵌入式Linux 对接星闪，用C++设计一个通用的AT指令解析器

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为了可以让嵌入式Linux产品方便地对接AT指令通信模组，我们在设计嵌入式应用程序的时候，可以用 C/C++ 设计一个通用的AT指令解析器，这个AT指令解析器具有以下特性：

1、使用UART串口进行硬件连接通信。

2、AT指令容易扩展，提供处理函数的注册接口。

3、通过队列进行指令管理，发送、接收、处理、多线程同步互斥。

4、具有超时重发机制，可设置超时时间与重发次数。

5、面向对象设计，高内聚，容易移植使用。

前段时间，小熊派官方发布了星闪核心板 H2821-Pico 的AT指令固件，并且支持 1 对 8 组网通信，有了丰富的AT指令集，单片机或者其他MPU 芯片就可以很容易地通过星闪网络进行互联通信。

关于星闪 AT 固件的详情，可以查看之前的文章进行回顾：开启星闪互联，组建一对多小型网络！

这个通用的 AT 指令解析器主要由以下两部分组成：串口通信模块 serial_port，AT指令解析器模块 at_cmd_paeser，以下是解析器的具体设计过程。

1、头文件 serial_port.h 主要提供底层串口硬件的操作接口，包括配置串口，打开或关闭串口，数据发送和接口，以及判断串口是否已经打开，具体代码如下图所示。

2、源文件 serial_port.cpp 主要是实现底层串口硬件的操作逻辑，相关的操作都通过 termios 提供的接口进行实现，串口硬件在配置或者数据收发时，要先判断 is_port_opened 是否置位，串口成功打开后才能进行相关的操作。

3、头文件 at_cmd_parser.h 主要是把AT 指令解析器抽象成一个类 class at_cmd_parser，这个类提供了AT指令和处理函数的注册接口，解析器的启停，AT指令发送，三个线程，数据收发队列，互斥锁与条件变量，等等。

4、源文件 at_cmd_parser.cpp 主要是对解析器类的接口实现，构造函数主要是打开和配置串口，start() 和 stop() 函数主要是启动和停止三大线程，代码实现如下图所示。

5、函数 add_command_handler() 主要是把AT指令和处理函数进行注册绑定，把处理函数用一个哈希表 command_handler 进行管理，AT指令的字符串是键key，具体的处理函数是健对应的值value。

6、调用 send_at_cmd() 函数发送 AT 指令，在这个函数里面，主要是把待发送的AT指令放入队列 send_queue，入队列采用互斥锁保护，然后调用 send_cv 事件唤醒发送线程 send_thread() 进行指令发送。

7、在发送线程 send_thread() 里面，先获取 send_mtx 互斥锁，然后等待send_cv信号的到达，使用for循环不断从send_queue里面取出 struct at_command 类型的数据，然后调用 serial.send_data() 进行发送。

在发送AT指令之前，先记录发送前的时间点，超过一定时间之后还没有收到当前AT指令的正确回复，则会继续重新发送并记录重发次数，达到最大重发次数后，丢弃该条AT指令。

8、在数据接收线程 receiving_thread() 里面，每隔100ms轮询读取串口缓冲区，如果读取到数据，先尝试获取互斥锁，并把数据存入 recv_queue 接收队列，然后发送 recv_cv 事件唤醒数据处理线程 processing_thread()

9、在数据处理线程 proessing_thread() 里面，获取数据接收互斥锁，然后等待收到 recv_cv 事件后，从数据接收队列 revv_queue 里面取出数据，不断从 command_handler 哈希表里进行键值匹配，执行对应的注册函数，执行成功后，把该条AT指令从发送队列里面删除。

10、把星闪核心板 Bearpi-Pico H2821 通过USB接口连接到Linux开发板上面，开发板的内核需要支持CH34x驱动，会在/dev 目录下生成 ttyUSB0 节点，我们可以做一个简单的界面来进行指令发送，点击【指令：AT】按钮，可以看到调试终端输出打印信息，AT指令解析器可以在开发板上面顺利运行。