visca协议及其实现的简单认识

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最近在搞visca协议，在这里写写，算是个记录。
visca是索尼公司搞出来的，用来控制相机的协议，一般通过rs232来通信(看了些资料，也有用rs485的)。

一、命令格式

命令通信的基本单元称为包(Packet)。一个包的长度为3到16字节，由头部、消息体和结束符三部分组成。命令包的第一个字节称为命令头(Header)。高半字节由1 (最高位，固定为1)和发送方(控制者)地址(地址一般为0)组成，低半字节由0和设备(相机)地址(或称“编号”)组成，从组成格式看，可以外接的相机最多有7台，如向1号相机发送命令，则命令头为0x81。命令包最后一个字节为终结符号，固定为0xff。中间部分字节称为消息体。协议说明文档中将命令头写成“8x”，其中x表示相机地址。

命令共2类：普通命令(Command)及查询命令(Inquiry)。前者是直接发送命令到相机，后者是从相机获取到数据。
具体的命令包格式如下： 

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8X QQ RR … FF

其中QQ为命令分类，01表示普通命令，09表示查询命令。RR为类别码(Category code)。X表示相机地址。范围1~7。

二、响应

每个命令均有响应包，格式如下： 

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X0 … … FF

其中X范围为9F，数值为相机编号+8。以FF结束。发送普通命令时，相机会返回ACK响应，但查询命令不会返回ACK。
ACK响应包格式：X0 41 FF
普通命令响应包格式：X0 51 FF
查询命令响应包格式：X0 51 … FF
其中，X范围为9F，是相机地址值+8。查询命令的响应包中带有数据，每种数据均不相同，可以询查协议文档。

错误信息格式如下：
语法错误：X0 61 02 FF
命令取消：X0 61 04 FF
没有socket：X0 61 05 FF
命令没有执行：X0 61 41 FF
其中X的值和上面的一样。“socket”的范围暂时还不太了解。这些值就是代码做出判断的依据。

三、协议文档备注

对于协议文档中qprs这类的描述方式，直接将其放到16位的十六进制数据的各项(十六进制格式为0xAAAA)中即可。比如一个命令的响应包格式为“y0  50  0p 0q  0r  0s  FF”，则实际得到的数据是0xpqrs。如“01 02 03 04”，对应数据为0x1234。反之亦然。在代码中用移位来实现即可。下面看几个经典的命令格式。

1、不带参数的命令

相机上电CAM_Power命令格式： 8x  01  04  00  02  FF “8x”中的“x”表示相机编号。此类命令，直接按命令字段来组装即可。

2、带参数的命令

变焦CAM_Zoom命令格式为：8x  01  04  47  0p 0q  0r  0s  FF。
“0p 0q 0r 0s”中的pqrs组成focus position参数。组装命令时，要将这个参数依次移位到对应的字段。假设参数值为0x1234，则对应的字段为“01 02 03 04”。
CAM_AFMode命令可以设置Active/Interval Time两个值，格式为：8x  01  04  27  0p 0q  0r  0s  FF
“0p 0q”对应于movement time，“0r 0s”对应于Interval，组装命令时，要分别进行组装。方式见上。

3、查询类命令，不带参数

像CAM_PowerInq查询命令，发送8x  09  04  00  FF，直接返回y0  50  02  FF或y0  50  03  FF 其中“y0  50  02  FF”是返回的数据，y值为相机编号+8。对于此类命令，直接读取第3个字节即可得到对应的状态。

4、查询类命令，带参数

像CAM_ZoomPosInq命令，发送8x  09  04  47  FF，返回y0  50  0p 0q  0r  0s  FF
在查询命令中，有大部分的命令是带有可变数据的，“y0  50  0p 0q  0r  0s  FF”中的“0p 0q 0r 0s”需要移位后才能知道确切的值，对应的值为0xpqrs。

四、实现

很庆幸，关于visca，已经有libvisca开源项目了(见参考资源)。下面参考这个项目，做了一些小修改，写一下关键的实现代码。
关于串口的打开、读写、关闭，在此不再多说。下面说一下命令的封装：

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void _visca_append_byte(VISCAPacket_t *packet, unsigned char byte)
{
    packet->bytes[packet->length]=byte;
    (packet->length)++;
}
 
void _visca_init_packet(VISCAPacket_t *packet)
{
    // set it to null
    memset(packet->bytes, '\0', sizeof(packet->bytes));
    // we start writing at byte 1, the first byte will be filled by the
    // packet sending function(_visca_send_packet). This function will also append a terminator.
    packet->length=1;
}

这两个函数是命令的填充，每次调用_visca_append_byte就填充一个字符，在未填充前，要调用_visca_init_packet来初始化包的长度。当然，实现上也可以直接用数组形式把每个命令合到一起发送出去。_visca_send_packet是填充头部和尾部数据，无须调用者进行考虑，调用者只需关注实际的命令数据即可。这也是使用了VISCAInterface_t的好处(后面写pelco实现的将会看到)。

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int32_t _visca_send_packet(VISCAInterface_t *iface, VISCACamera_t *camera, VISCAPacket_t *packet)
{
    // check data:
    if ((iface->address>7)||(camera->address>7)||(iface->broadcast>1))
    {
        com_print("(%s): Invalid header parameters\n",__FILE__);
        com_print("addr: %d %d broadcast: %d(0x%x)\n",iface->address,camera->address,
                    iface->broadcast,iface->broadcast);
        return VISCA_FAILURE;
    }
 
    // build header:
    packet->bytes[0]=0x80;
    packet->bytes[0]|=(iface->address << 4);
    if (iface->broadcast>0)
    {
        packet->bytes[0]|=(iface->broadcast << 3);
        packet->bytes[0]&=0xF8;
    }
    else
    {
        packet->bytes[0]|=camera->address;
    }
 
    // append footer(0xff)
    _visca_append_byte(packet,VISCA_TERMINATOR);
 
    return _visca_write_packet_data(iface,packet);
}

命令响应包函数如下：

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int32_t _visca_get_reply(VISCAInterface_t *iface, VISCACamera_t *camera)
{
    // first message: -------------------
    if (_visca_get_packet(iface)!= VISCA_SUCCESS)
        return VISCA_FAILURE;
 
    iface->type=iface->ibuf[1]&0xF0;
 
    // skip ack messages
    while (iface->type==VISCA_RESPONSE_ACK)
    {
        if (_visca_get_packet(iface)!=VISCA_SUCCESS)
            return VISCA_FAILURE;
        iface->type=iface->ibuf[1]&0xF0;
    }
 
    switch (iface->type)
    {
    case VISCA_RESPONSE_CLEAR:
        return VISCA_SUCCESS;
        break;
    case VISCA_RESPONSE_ADDRESS:
        return VISCA_SUCCESS;
        break;
    case VISCA_RESPONSE_COMPLETED:
        return VISCA_SUCCESS;
        break;
    case VISCA_RESPONSE_ERROR:
        return VISCA_CMDERROR;
        break;
    }
 
    return VISCA_FAILURE;
}

里面一些宏定义如下：

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/* response types */
#define VISCA_RESPONSE_CLEAR             0x40
#define VISCA_RESPONSE_ADDRESS           0x30
#define VISCA_RESPONSE_ACK               0x40
#define VISCA_RESPONSE_COMPLETED         0x50
#define VISCA_RESPONSE_ERROR             0x60

其实判断也十分简单，就是根据协议给出的错误码来一一判断。
其它的代码，直接参考libvisca即可，不在这里列出。

参考资源：
1、开源的visca协议库：libvisca: http://damien.douxchamps.net/libvisca/
2、visca协议的wiki介绍：http://en.wikipedia.org/wiki/VISCA_Protocol

后记：截止本文编写时，手上还没有得到硬件资源，文章是根据libvisca和visca协议文档中的描述来写的，应该不具有实践价值。

李迟记于2014年6月30日