實現(xiàn)printf打印到串口

嗨，又見面了。九月的秋風(fēng)吹過，微微涼意。

閑話少敘，回歸正題。今天我們繼續(xù)玩串口，主題包括：

1. 實現(xiàn)printf打印到串口。

2. VSPD和串口助手的使用。

3. 識別上位機下發(fā)的固定多字節(jié)命令。

一、 實現(xiàn)printf打印到串口

在C語言程序設(shè)計課程，同學(xué)們肯定用過printf在控制臺打印過“Hello world!”。

printf("Hello world!");

這次，我們用printf在串口打印“Hello world”。我們會付出2K程序空間的代價。但，我樂意！對，我樂意。

還記得嗎， printf函數(shù)在stdio.h頭文件中定義。那我們先添加頭文件到主程序代碼。

#include "stdio.h"

為了實現(xiàn)printf重定位到串口，即把數(shù)據(jù)送到串口，我們需要重寫putchar函數(shù)。putchar定義如下：

char putchar(char c){    //初始重新定向到串口    uart_sendUchar(c);    //返回字符到調(diào)用者printf    return c;}

試一試吧。Hello world代碼如下：

#include "uart.h"

void main(){    float temperature = 21.0/13;    unsigned int count = 123;      uart_init();    printf("Hello world!
");    printf("Temperature: %.3f 
 count: %d.
", temperature, count);    printf("printf demo. 2022-9-1 Guilin,China.");    while(1);

}

在main函數(shù)，我們首先初始化串口（uart_init），然后打印hello world， 接著是溫度（temperature，浮點數(shù)，但只打印三位小數(shù)）和計數(shù)器值（count，整數(shù)）。

虛擬終端顯示結(jié)果如下。

關(guān)于printf函數(shù)的使用，參考：c stdio.h printf Programming | Library | Reference - Code-Reference.com

二、 VSPD和串口助手的使用

VSPD是虛擬串口軟件，用于在同一臺PC調(diào)試串口程序。串口通信雙方的程序都運行在同一臺PC上。

VSPD官網(wǎng)提供14天試用版本，無功能限制。

1. 下載并安裝VSPD軟件，然后添加一個虛擬串口對：COM1-COM2。安裝過程略，配置過程如下：

2. 修改仿真電路圖，刪除虛擬終端，添加COMPIM。修改后的仿真電路圖如下。注意，連接單片機和COMPIM時，RXD連接RXD，TXD連接TXD，相當(dāng)于把51單片機的串口綁定到COMPIM。

3. 配置COMPIM，使用虛擬串口對中的一個端口，這里選擇了COM1。

4. 修改主函數(shù)代碼，重新編譯。代碼如下：

void main(){    float temperature = 21.0/13;    unsigned int count = 123;      uart_init();    while(1)    {        printf("Hello world!
");        printf("Temperature: %.3f 
 count: %d.
", temperature, count);        printf("printf demo. 2022-9-1 Guilin,China.");        delayMS(1000);        count++;    }}

5. 在仿真電路中雙擊單片機，選擇重新編譯好的程序。

6. 運行仿真。

7. 運行STC-ISP燒錄軟件，切換到串口助手，設(shè)置串口，選擇COM2（虛擬串口對的另一個），波特率9600，如下圖所示。

8. 單擊串口助手的打開串口按鈕。在接收緩沖區(qū)可以收到51單片機串口發(fā)送的數(shù)據(jù)。

演示視頻：

三、識別上位機下發(fā)的固定多字節(jié)命令。

來而不往非禮也。下面我們實現(xiàn)單片機接收并執(zhí)行上位機串口下發(fā)的命令。

假設(shè)命令是2個字節(jié)的，第一個字節(jié)表示命令類型，第二個字節(jié)表示命令參數(shù)，如下表所示。

命令常用于控制單片機外設(shè)或設(shè)置單片機功能。在本例中，我們計劃通過串口助手下發(fā)命令控制蜂鳴器和清零count。

具體命令定義如下：

01 00H：關(guān)閉蜂鳴器

01 01H：啟動蜂鳴器

02 00H：清零count值

F0 0FH：不玩了，關(guān)閉串口

如何實現(xiàn)兩個字節(jié)命令的接收和解釋執(zhí)行呢？

思路：我們知道上位機只會發(fā)兩個字節(jié)的命令數(shù)據(jù)到單片機，因此可以對串口接收字節(jié)進行計數(shù)。

當(dāng)連續(xù)收到兩個字節(jié)時，表示收到命令。然后判斷第一個字節(jié)獲得命令類型，再執(zhí)行相應(yīng)動作即可。

unsigned char uart_rx_buffer[2]; //全局變量，串口接收緩存//串口中斷函數(shù)void isr_uart() interrupt 4{  static unsigned char rx_byte_count = 0;  if(RI) //收到數(shù)據(jù)  {     uart_rx_buffer[rx_byte_count] = SBUF;     rx_byte_count++;     RI = 0;     if(rx_byte_count == 2) //接收到2個字節(jié)數(shù)據(jù)     {        rx_byte_count = 0;        //下面是命令解析及執(zhí)行~魔幻的if else        if(uart_rx_buffer[0] == 0x01 && uart_rx_buffer[1] == 0x00)        {            beeper_en = 1; //beeper off                printf("執(zhí)行命令：關(guān)閉蜂鳴器!
");        }        else if    (uart_rx_buffer[0] == 0x01 && uart_rx_buffer[1] == 0x01)        {          beeper_en = 0; //beeper on              printf("執(zhí)行命令：開啟蜂鳴器!
");            }        else if    (uart_rx_buffer[0] == 0x02 && uart_rx_buffer[1] == 0x00)        {            count = 0;            printf("執(zhí)行命令：清零count!
");        }            else if    (uart_rx_buffer[0] == 0xF0 && uart_rx_buffer[1] == 0x0F)        {            printf("將關(guān)閉串口，再見!
");            TR1 = 0;        }     }  }}

編譯并仿真，單片機能夠正確接收并執(zhí)行命令，如下。

哈哈，執(zhí)行完F0 0FH命令，要想再次使用串口，只能重啟仿真了。

結(jié)束語

今天的內(nèi)容有點多，結(jié)束語就短點吧。

附上本次串口源碼,如下。如果你覺得有所幫助，請點贊，請打賞。

如果需要仿真電路和串口工程源碼，請在后臺留言。

uart.h頭文件

//uart.h#include "reg51.h"#include "stdio.h"
#ifndef _UART_H#define _UART_H#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid uart_init();      //串口初始化函數(shù)void uart_sendByte(uchar c);  //發(fā)送單字節(jié)函數(shù)void uart_sendChar(char c);  //發(fā)送char數(shù)據(jù)函數(shù)void uart_sendUchar(uchar c); //發(fā)送unsigned char數(shù)據(jù)函數(shù)void uart_sendUint(uint num);  //發(fā)送unsigned int 數(shù)據(jù)函數(shù)void uart_sendInt(int num);   //發(fā)送int數(shù)據(jù)函數(shù)void uart_sendFloat(float num); //發(fā)送float數(shù)據(jù)函數(shù)void uart_sendLong(long num); //發(fā)送long數(shù)據(jù)函數(shù)void uart_sendDouble(double num); //發(fā)送double數(shù)據(jù)void uart_sendString(uchar* pStr); //發(fā)送字符串函數(shù)char putchar(char c); //重寫printf的重定向putchar函數(shù)#endif

uart.c源碼

#include "uart.h"#include "reg51.h"
//串口初始化函數(shù)void uart_init(){  //串口初始化：工作方式1（10-bit), 9600bps @11.0592MHz  SCON = 0x50;  //TX and RX  EA = 1;  ES = 1;  TMOD = TMOD|0x20; //定時器T1 8位自動重載  TL1 = 0xFD;   //初值@9600bps  TH1 = 0xFD;  TR1 = 1;     //啟動定時器T1  RI = 0;  TI = 0; //清零 }
//發(fā)送char數(shù)據(jù)函數(shù)  void uart_sendChar(char c){  uchar *p;  p = &c;  uart_sendUchar(*p);}//發(fā)送unsigned char數(shù)據(jù)函數(shù) void uart_sendUchar(uchar c){   ES = 0; //關(guān)串口中斷   SBUF = c;    while(TI==0); //等待發(fā)送完成   TI = 0;     //清零發(fā)送標志   ES = 1; //恢復(fù)串口中斷    } //發(fā)送unsigned int 數(shù)據(jù)函數(shù)//先傳輸MSB字節(jié)void uart_sendUint(uint num){  uchar *p;    p = #    uart_sendUchar(*p);  p++;  uart_sendUchar(*p);}  //發(fā)送int數(shù)據(jù)函數(shù)void uart_sendInt(int num){  uchar *p;    p = # //指向MSB字節(jié)    uart_sendUchar(*p);  p++; //指向下一個字節(jié)  uart_sendUchar(*p);}//發(fā)送float數(shù)據(jù)函數(shù), MSB Byte first  void uart_sendFloat(float num){  uchar *p;  uchar i;    p = #  for(i=0; i<4;i++)  {     uart_sendUchar(*(p++));      }    } //發(fā)送字符串函數(shù)， 字符串以''結(jié)尾void uart_sendString(uchar* pStr){    while(*pStr != '')  {     uart_sendUchar(*pStr);     pStr++; //指向下一個字符  } }
/**************************重寫stdio.h中的putchar函數(shù)，實現(xiàn)調(diào)用printf函數(shù)打印字符串到串口必須包含stdio.h頭文件**************************/char putchar(char c){  //初始重新定向到串口   uart_sendUchar(c);  //返回字符到調(diào)用者printf  return c;}

主程序源碼

//uart_firstdemo.c
#include "uart.h"//#include"reg51.h"
sbit beeper_en = P2^0;sbit key_s1 = P1^0;char msg[] = "Welcome back.
";unsigned char uart_rx_buffer[2]; unsigned int count = 0;//函數(shù)定義void delayMS(unsigned int nms);void keyScan();
void delayMS(unsigned int nms){   unsigned int i,j;  for(i=0;i    for(j=0;j<130;j++);}
void main(){  float temperature = 21.0/13;     uart_init();
    while(1)  {    keyScan(); //按鍵掃描    printf("Hello world!
");      printf("Temperature: %.3f 
 count: %d.
", temperature, count);      printf("printf demo. 2022-9-1 Guilin,China.
");    delayMS(1000);    count++;      }}
void keyScan(){   if(key_s1 == 0)  {     delayMS(10); //消抖    if(key_s1 == 0)    {             printf("S1按下！！");    }  }}

//串口中斷函數(shù)void isr_uart() interrupt 4{ staticunsignedcharrx_byte_count=0;//接收字節(jié)計數(shù)  if(RI) //收到數(shù)據(jù)  {uart_rx_buffer[rx_byte_count]=SBUF;//存儲收到的數(shù)據(jù)   rx_byte_count++;   RI = 0;   if(rx_byte_count == 2) //已完成2個字節(jié)數(shù)據(jù)的接收   {    rx_byte_count = 0;    //下面是命令解析及執(zhí)行~魔幻的if else    if(uart_rx_buffer[0] == 0x01 && uart_rx_buffer[1] == 0x00)    {      beeper_en = 1; //beeper off        printf("執(zhí)行命令：關(guān)閉蜂鳴器!");    }    else if  (uart_rx_buffer[0] == 0x01 && uart_rx_buffer[1] == 0x01)    {      beeper_en = 0; //beeper on        printf("執(zhí)行命令：開啟蜂鳴器!");      }    else if  (uart_rx_buffer[0] == 0x02 && uart_rx_buffer[1] == 0x00)    {      count = 0;       printf("執(zhí)行命令：清零count!");    }      else if  (uart_rx_buffer[0] == 0xF0 && uart_rx_buffer[1] == 0x0F)    {      printf("將關(guān)閉串口，再見!");      TR1 = 0;           }   }  }
}