每次我设计要在两个arduino之间使用的串行协议时，我都会感觉就像是在重新发明轮子。我想知道人们是否遵循任何最佳做法或模式。这个问题不是关于实际代码，而是关于消息的格式。
例如，如果我想告诉arduino闪烁它的第一个LED 3次，我可以发送：
^L1,F3\n
有什么想法吗？您通常如何编写新的串行协议？如果我想将查询从arduino 1发送到arduino 2，然后收到响应怎么办？
Answers:
根据可能需要的功能以及所需的错误检查数量，有很多写入串行协议的方法。
在点对点协议中看到的一些常见的事情是：
讯息结束
最简单的ASCII协议，只是有消息字符序列的结束，往往\r还是\n因为这是当进入关键是什么会打印被击中。二进制协议可能使用0x03或其他一些公共字节。
消息开始
仅具有消息结尾的问题是，当您发送消息时，您不知道还接收了哪些其他字节。这些字节然后将被添加到消息的前缀，并导致其被错误地解释。例如，如果Arduino刚从睡眠中醒来，则串行缓冲区中可能会有一些垃圾。为了解决这个问题，您需要先启动消息序列。在您的示例中，^通常采用二进制协议0x02
错误检查
如果消息可能被破坏，我们需要进行一些错误检查。这可能是校验和或CRC错误或其他错误。
转义字符
可能是校验和添加到控制字符上，例如“消息的开始”或“消息的结束”字节，或者消息包含等于控制字符的值。解决方案是引入转义字符。转义字符放置在修改后的控制字符之前，因此实际的控制字符不存在。例如，如果起始字符为0x02，则使用转义字符0x10，我们可以在消息中将值 0x02作为字节对0x10 0x12（字节XOR控制字符）发送
包数
如果邮件已损坏，我们可以请求重新发送，其中包含nack或retry邮件，但是如果发送了多封邮件，则只能重新发送最新的邮件。相反，可以为数据包提供一定数量的消息，该消息将在一定数量的消息后翻转。例如，如果此数字为16，则发送设备可以存储最近发送的16条消息；如果有任何消息损坏，则接收设备可以使用数据包号请求重新发送。
长度
通常在二进制协议中，您会看到一个长度字节，该字节告诉接收设备消息中有多少个字符。这就增加了另一级错误检查，好像没有收到正确的字节数，那么就出现了错误。
特定于Arduino
在为Arduino提出协议时，首先要考虑的是通信通道的可靠性。如果您通过大多数无线媒体，XBee，WiFi等进行发送，则已经内置了错误检查和重试功能，因此将这些内容放入协议中毫无意义。如果您要通过RS422发送几公里，则很有必要。我将要包括的内容是消息的开头和结尾的字符。我的典型实现如下所示：
>messageType,data1,data2,…,dataN\n
用逗号分隔数据部分可简化解析，并且使用ASCII发送消息。ASCII协议很棒，因为您可以在串行监视器中键入消息。
如果您想要二进制协议（可能是为了缩短消息大小），则如果数据字节可以与控制字节相同，则必须实现转义。对于需要全面的错误检查和重试的系统，二进制控制字符更好。如果需要，有效负载仍可以是ASCII。
我对串行协议没有任何正式的专业知识，但是我已经使用了很多次，或多或少地决定采用这种方案：
（数据包标题）（ID字节）（数据）（fletcher16校验和）（数据包页脚）
我通常将页眉2个字节和页脚1个字节。当看到新的数据包头时，我的解析器将转储所有内容，并在看到页脚时尝试解析该消息。如果校验和失败，则不会丢弃该消息，而是继续添加，直到找到页脚字符并且校验和成功为止。这样，页脚只需要一个字节，因为冲突不会破坏消息。
ID是任意的，有时数据段的长度为底部半字节（4位）。可以使用第二个长度位，但是我通常不会打扰，因为不需要知道长度就可以正确解析，因此看到给定ID正确的长度就可以进一步确认消息是正确的。
fletcher16校验和是一个2字节校验和，与CRC几乎具有相同的质量，但易于实现。这里有一些细节。代码可以像这样简单：
for(int i=0; i < bufSize; i++ ){
sum1 = (sum1 + buffer[i]) % 255;
sum2 = (sum2 + sum1) % 255;
}
uint16_t checksum = (((uint16_t)sum1)<<8) | sum2;
我还使用了呼叫和响应系统来处理关键消息，其中PC将每隔500毫秒左右发送一条消息，直到收到包含整个原始消息的校验和作为数据（包括原始校验和）的OK消息为止。
当然，此方案不适合像您的示例那样键入到终端中。您的协议似乎仅限于ASCII，这很不错，对于可以直接读取和发送消息的快速项目，我敢肯定。对于较大的项目，最好具有二进制协议的密度和校验和的安全性。
如果您符合标准，那么可以看看ASN.1 / BER TLV编码。ASN.1是一种用于描述数据结构的语言，专门用于通信。BER是对使用ASN.1构建的数据进行编码的TLV方法。问题在于ASN.1编码充其量可能是棘手的。创建一个成熟的ASN.1编译器本身就是一个项目（这是一个特别棘手的项目，请花几个月的时间）。
最好仅保留TLV结构。TLV基本上由三个元素组成：标签，长度和值字段。标签定义数据的类型（文本字符串，八位字节字符串，整数等），长度定义值的长度。
在BER中，T还表示该值是TLV结构本身的集合（构造的节点）还是直接是值（原始节点）。这样，您可以像XML（但没有XML开销）那样以二进制形式创建树。
例：
TT LL VV
02 01 FF
是一个整数（标记02），长度为1（长度01），值为-1（值FF）。在ASN.1 / BER中，整数是符号大端数字，但您当然可以使用自己的格式。
TT LL (TT LL VV, TT LL VV VV)
30 07 02 01 FF 02 02 00 FF
是长度为7的序列（列表），其中包含两个整数，一个的值为-1，一个的值为255。这两个整数编码共同构成了序列的值。
您也可以将其扔到在线解码器中，不是很好吗？
您还可以在BER中使用不确定的长度，这将允许您流式传输数据。在那种情况下，您确实需要正确解析树。我认为这是一个高级主题，您需要了解广度优先和深度优先解析。
使用TLV方案基本上可以让您考虑任何类型的数据结构并对其进行编码。ASN.1的功能远不止于此，它为您提供了唯一的标识符（OID），选项（与C-union相似），包括其他ASN.1结构等，但是对于您的项目而言，这可能是过大的选择。当今最著名的ASN.1定义结构可能是浏览器使用的证书。