Считывание серийного номера с заголовком и конечным маркером

Короткий ответ на ваш вопрос: “Да, способ есть”. На самом деле, несколькими способами. Вы могли бы написать функцию блокировки, которая более или менее следует логике показанного вами примера, блокируя во время ожидания каждого нового байта. Или вы могли бы написать неблокирующую функцию, которая всегда возвращается немедленно и либо выдает вам полный пакет, либо сообщает, что до сих пор не был получен полный пакет.

Неблокирующий способ может быть немного сложнее, но он более полезен, потому что ваша программа может делать другие вещи и реагировать во время ожидания пакета. Вот мой взгляд на это. Он основан на конечном автомате:

// Return whether the payload of this command is of string type.
bool command_payload_is_string(uint8_t command);

// Return the expected packet length for the provided command,
// excluding header and tail.
int packet_length(uint8_t command);

// Attempt to read a packet, but do not block.
// Return a pointer to a static buffer holding the packet,
// or nullptr if no complete packet was received this time.
uint8_t *read_packet() {
    const uint8_t expected_header = 0xaa;
    const uint8_t expected_tail[4] = {0xcc, 0x33, 0xc3, 0x3c};

    // Return immediately unless we have a byte to process.
    if (Serial.available() == 0) return nullptr;
    uint8_t data = Serial.read();

    static uint8_t buffer[BUFFER_SIZE];
    static int bytes_received, bytes_expected;
    static enum {
        EXPECTING_HEADER, EXPECTING_COMMAND,
        EXPECTING_STRING, EXPECTING_PAYLOAD, EXPECTING_TAIL
    } state = EXPECTING_HEADER;
    switch (state) {
        case EXPECTING_HEADER:
            if (data = expected_header)
                state = EXPECTING_COMMAND;
            break;
        case EXPECTING_COMMAND:
            buffer[0] = data;  // command byte
            bytes_received = 1;
            if (command_payload_is_string(data)) {
                state = EXPECTING_STRING;
                // bytes_expected is not relevant in this case.
            } else {
                state = EXPECTING_PAYLOAD;
                bytes_expected = packet_length(data);
            }
            break;
        case EXPECTING_STRING:
            if (data == '\0') {  // end of string
                buffer[bytes_received++] = '\0';
                state = EXPECTING_TAIL;
                bytes_expected = 4;
                bytes_received = 0;
            } else if (bytes_received < BUFFER_SIZE - 1) {
                buffer[bytes_received++] = data;
            } else {
                // Do nothing. As the string is too long
                // to fit in the buffer, this byte is discarded.
            }
            break;
        case EXPECTING_PAYLOAD:
            buffer[bytes_received++] = data;
            if (bytes_received >= bytes_expected) {
                state = EXPECTING_TAIL;
                bytes_expected = 4;
                bytes_received = 0;
            }
            break;
        case EXPECTING_TAIL:
            // If we don't get the expected tail,
            // give up and wait for a new header.
            if (data != expected_tail[bytes_received++]) {
                state = EXPECTING_HEADER;
                break;
            }
            // If the tail is all right, return the buffer
            // and get ready for the next packet.
            if (bytes_received >= bytes_expected) {
                state = EXPECTING_HEADER;
                return buffer;
            }
    }
    return nullptr;
}

Это будет зависеть от вас, чтобы реализовать packet_length(). Смотрите комментарий jstola о том, почему это необходимо.

Вы бы использовали read_packet() следующим образом:

void loop() {
    uint8_t *packet = read_packet();
    if (packet)
        parse_and_handle(packet);

    // the rest of the program, never blocked by read_packet()...
}

Правка: Согласно вашему комментарию, некоторые команды имеют полезную нагрузку, представляющую собой строку неизвестной длины, но, по-видимому, завершеннуюНУЛЕМ. Я отредактировал код и добавил дополнительное состояние EXPECTING_STRING для обработки этого особого случая. Это зависит от вас, чтобы реализовать булеву функцию command_payload_is_string().