單片機(jī)串口通用收發(fā)編程實(shí)例

串口接收數(shù)據(jù)

串口接收最后應(yīng)有一定的協(xié)議，如發(fā)送一幀數(shù)據(jù)應(yīng)該有頭標(biāo)志或尾標(biāo)志，也可兩個(gè)標(biāo)志都有。這樣在處理數(shù)據(jù)時(shí)既能保證數(shù)據(jù)的正確接收，也有利于接收完后我們處理數(shù)據(jù)。串口的配置在這里就不在贅述，這里我以串口2接收中斷服務(wù)程序函數(shù)且接收的數(shù)據(jù)包含頭尾標(biāo)識(shí)為例。

#define?Max_BUFF_Len?18
unsigned?char?Uart2_Buffer[Max_BUFF_Len];
unsigned?int?Uart2_Rx=0;
void?USART2_IRQHandler()?
{
?if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE)?!=?RESET)?//中斷產(chǎn)生?
?{
??USART_ClearITPendingBit(USART2,USART_IT_RXNE);?//清除中斷標(biāo)志
????
??Uart2_Buffer[Uart2_Rx]?=?USART_ReceiveData(USART2);?????//接收串口1數(shù)據(jù)到buff緩沖區(qū)
??Uart2_Rx++;?
????????
??if(Uart2_Buffer[Uart2_Rx-1]?==?0x0a?||?Uart2_Rx?==?Max_BUFF_Len)????//如果接收到尾標(biāo)識(shí)是換行符（或者等于最大接受數(shù)就清空重新接收）
??{
???if(Uart2_Buffer[0]?==?'+')??????????????????????//檢測(cè)到頭標(biāo)識(shí)是我們需要的?
???{
????printf("%s
",Uart2_Buffer);????????//這里我做打印數(shù)據(jù)處理
????Uart2_Rx=0;???????????????????????????????????
???}?
???else
???{
????Uart2_Rx=0;???????????????????????????????????//不是我們需要的數(shù)據(jù)或者達(dá)到最大接收數(shù)則開(kāi)始重新接收
???}
??}
?}
}

?

?

數(shù)據(jù)的頭標(biāo)識(shí)為“ ”，即換行符，尾標(biāo)識(shí)為“+”。該函數(shù)將串口接收的數(shù)據(jù)存放在USART_Buffer數(shù)組中，然后先判斷當(dāng)前字符是不是尾標(biāo)識(shí)，如果是說(shuō)明接收完畢，然后再來(lái)判斷頭標(biāo)識(shí)是不是“+”號(hào)，如果還是那么就是我們想要的數(shù)據(jù)，接下來(lái)就可以進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的處理了。但如果不是那么就讓Usart2_Rx=0重新接收數(shù)據(jù)。這樣做的有以下好處：

可以接受不定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，最大接收長(zhǎng)度可以通過(guò)Max_BUFF_Len來(lái)更改

可以接受指定的數(shù)據(jù)

防止接收的數(shù)據(jù)使數(shù)組越界

這里我的把接受正確數(shù)據(jù)直接打印出來(lái)，也可以通過(guò)設(shè)置標(biāo)識(shí)位，然后在主函數(shù)里面輪詢?cè)俨僮鳌?/p>

以上的接收形式，是中斷一次就接收一個(gè)字符，這在UCOS等實(shí)時(shí)內(nèi)核系統(tǒng)中頻繁的中斷，非常消耗CPU資源，在有些時(shí)候我們需要接收大量數(shù)據(jù)時(shí)且波特率很高的情況下，長(zhǎng)時(shí)間中斷會(huì)帶來(lái)一些額外的問(wèn)題。所以以DMA形式配合串口的IDLE（空閑中斷）來(lái)接受數(shù)據(jù)將會(huì)大大的提高CPU的利用率，減少系統(tǒng)資源的消耗。首先還是先看代碼。

#define?DMA_USART1_RECEIVE_LEN?18
void?USART1_IRQHandler(void)?????????????????????????????????
{?????
????u32?temp?=?0;??
????uint16_t?i?=?0;??
??????
????if(USART_GetITStatus(USART1,?USART_IT_IDLE)?!=?RESET)??
????{??
????????USART1->SR;??
????????USART1->DR;?//這里我們通過(guò)先讀SR（狀態(tài)寄存器）和DR（數(shù)據(jù)寄存器）來(lái)清USART_IT_IDLE標(biāo)志????
????????DMA_Cmd(DMA1_Channel5,DISABLE);??
????????temp?=?DMA_USART1_RECEIVE_LEN?-?DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5);?//接收的字符串長(zhǎng)度=設(shè)置的接收長(zhǎng)度-剩余DMA緩存大小?
????????for?(i?=?0;i?

	之前的串口中斷是一個(gè)一個(gè)字符的接收，現(xiàn)在改為串口空閑中斷，就是一幀數(shù)據(jù)過(guò)來(lái)才中斷進(jìn)入一次。而且接收的數(shù)據(jù)時(shí)候是DMA來(lái)搬運(yùn)到我們指定的緩沖區(qū)（也就是程序中的USART1_RECEIVE_DMABuffer數(shù)組），是不占用CPU時(shí)間資源的。

	最后在講下DMA的發(fā)送：
#define?DMA_USART1_SEND_LEN?64
void?DMA_SEND_EN(void)
{
?DMA_Cmd(DMA1_Channel4,?DISABLE);??????
?DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel4,DMA_USART1_SEND_LEN);???
?DMA_Cmd(DMA1_Channel4,?ENABLE);
}


	這里需要注意下DMA_Cmd(DMA1_Channel4,DISABLE)函數(shù)需要在設(shè)置傳輸大小之前調(diào)用一下，否則不會(huì)重新啟動(dòng)DMA發(fā)送。

	有了以上的接收方式，對(duì)一般的串口數(shù)據(jù)處理是沒(méi)有問(wèn)題的了。下面再講一下，在ucosiii中我使用信號(hào)量+消息隊(duì)列+儲(chǔ)存管理的形式來(lái)處理我們的串口數(shù)據(jù)。先來(lái)說(shuō)一下這種方式對(duì)比其他方式的一些優(yōu)缺點(diǎn)。

	一般對(duì)串口的處理形式是"生產(chǎn)者"和"消費(fèi)者"的模式,即本次接收的數(shù)據(jù)要馬上處理，否則當(dāng)數(shù)據(jù)大量涌進(jìn)的時(shí)候，就來(lái)不及"消費(fèi)"掉生產(chǎn)者（串口接收中斷）的數(shù)據(jù)，那么就會(huì)丟失本次的數(shù)據(jù)處理。所以使用隊(duì)列就能夠很方便的解決這個(gè)問(wèn)題。

	在下面的程序中，對(duì)數(shù)據(jù)的處理是先接受，在處理，如果在處理的過(guò)程中，有串口中斷接受數(shù)據(jù)，那么就把它依次放在隊(duì)列中，隊(duì)列的特征是先進(jìn)先出，在串口中就是先處理先接受的數(shù)據(jù)，所以根據(jù)生產(chǎn)和消費(fèi)的速度，定義不同大小的消息隊(duì)列緩沖區(qū)就可以了。缺點(diǎn)就是太占用系統(tǒng)資源，一般51單片機(jī)是沒(méi)可能了。下面是從我做的項(xiàng)目中截取過(guò)來(lái)的程序：
OS_MSG_SIZE??Usart1_Rx_cnt;??????????//字節(jié)大小計(jì)數(shù)值
unsigned?char?Usart1_data;???????????//每次中斷接收的數(shù)據(jù)
unsigned?char*?Usart1_Rx_Ptr;????????//儲(chǔ)存管理分配內(nèi)存的首地址的指針
unsigned?char*?Usart1_Rx_Ptr1;???????//儲(chǔ)存首地址的指針

void?USART1_IRQHandler()?
{
?OS_ERR?err;
?OSIntEnter();
?
??if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE)?!=?RESET)?//中斷產(chǎn)生?
??{???
????USART_ClearFlag(USART1,?USART_FLAG_RXNE);?????//清除中斷標(biāo)志
??
????Usart1_data?=?USART_ReceiveData(USART1);?????//接收串口1數(shù)據(jù)到buff緩沖區(qū)
??
??if(Usart1_data?=='+')?????????????????????//接收到數(shù)據(jù)頭標(biāo)識(shí)
??{
//???OSSemPend((OS_SEM*??)&SEM_IAR_UART,??//這里請(qǐng)求信號(hào)量是為了保證分配的存儲(chǔ)區(qū)，但一般來(lái)說(shuō)不允許
//???(OS_TICK??)0,???????????????????//在終端服務(wù)函數(shù)中調(diào)用信號(hào)量請(qǐng)求但因?yàn)?//???(OS_OPT???)OS_OPT_PEND_NON_BLOCKING,//我OPT參數(shù)設(shè)置為非阻塞，所以可以這么寫(xiě)
//???(CPU_TS*??)0,
//???(OS_ERR*??)&err);?
//???if(err==OS_ERR_PEND_WOULD_BLOCK)?????//檢測(cè)到當(dāng)前信號(hào)量不可用
//???{
//?????printf("error");
//???}????
???Usart1_Rx_Ptr=(unsigned?char*)?OSMemGet((OS_MEM*)&UART1_MemPool,&err);//分配存儲(chǔ)區(qū)
???Usart1_Rx_Ptr1=Usart1_Rx_Ptr;??????????//儲(chǔ)存存儲(chǔ)區(qū)的首地址
??}
??if(Usart1_data?==?0x0a?)???????//接收到尾標(biāo)志
??{????????????????????
???*Usart1_Rx_Ptr++=Usart1_data;
???Usart1_Rx_cnt++;?????????????????????????//字節(jié)大小增加
???OSTaskQPost((OS_TCB????*??)&Task1_TaskTCB,
???????????????????????????????????(void??????*??)Usart1_Rx_Ptr1,????//發(fā)送存儲(chǔ)區(qū)首地址到消息隊(duì)列
???????????????????????????????????(OS_MSG_SIZE??)Usart1_Rx_cnt,
???????????????????????????????????(OS_OPT???????)OS_OPT_POST_FIFO,??//先進(jìn)先出，也可設(shè)置為后進(jìn)先出，再有地方很有用
???????????????????????????????????(OS_ERR????*??)&err);
?????????
???Usart1_Rx_Ptr=NULL;??????????//將指針指向?yàn)榭?，防止修????Usart1_Rx_cnt=0;??????//字節(jié)大小計(jì)數(shù)清零
??}
??else
??{
???*Usart1_Rx_Ptr=Usart1_data;?//儲(chǔ)存接收到的數(shù)據(jù)
???Usart1_Rx_Ptr++;
???Usart1_Rx_cnt++;
??}?
?}????
?OSIntExit();
}


	上面被注釋掉的代碼為我是為了防止當(dāng)分區(qū)中沒(méi)有空閑的存儲(chǔ)塊時(shí)加入信號(hào)量，打印出報(bào)警信息。當(dāng)然我們也可以將存儲(chǔ)塊直接設(shè)置大一點(diǎn)，但是還是無(wú)法避免當(dāng)沒(méi)有可有存儲(chǔ)塊時(shí)會(huì)程序會(huì)崩潰現(xiàn)象。希望懂的朋友能告知下~。

	下面是串口數(shù)據(jù)處理任務(wù)，這里刪去了其他代碼，只把他打印出來(lái)了而已。
void?task1_task(void?*p_arg)
{
?OS_ERR?err;
?OS_MSG_SIZE?Usart1_Data_size;
?u8?*p;
?
?while(1)
?{
??p=(u8*)OSTaskQPend((OS_TICK??)0,?//請(qǐng)求消息隊(duì)列，獲得儲(chǔ)存區(qū)首地址
???(OS_OPT????)OS_OPT_PEND_BLOCKING,
???(OS_MSG_SIZE*?)&Usart1_Data_size,
???(CPU_TS*???)0,
???(OS_ERR*???)&err);
?
??printf("%s
",p);????????//打印數(shù)據(jù)
?
??delay_ms(100);
??OSMemPut((OS_MEM*?)&UART1_MemPool,????//釋放儲(chǔ)存區(qū)
??(void*???)p,
??(OS_ERR*??)&err);
???????
??OSSemPost((OS_SEM*?)&SEM_IAR_UART,????//釋放信號(hào)量
??(OS_OPT??)OS_OPT_POST_NO_SCHED,
??(OS_ERR*?)&err);
???????
??OSTimeDlyHMSM(0,0,1,500,OS_OPT_TIME_PERIODIC,&err);?????
?}
}


	串口發(fā)送數(shù)據(jù)

	1、串口發(fā)送數(shù)據(jù)最直接的方式就是標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用庫(kù)函數(shù) 。

	void?USART_SendData(USART_TypeDef*?USARTx,?uint16_t?Data);

	第一個(gè)參數(shù)是發(fā)送的串口號(hào)，第二個(gè)參數(shù)是要發(fā)送的數(shù)據(jù)了。但是用過(guò)的朋友應(yīng)該覺(jué)得不好用，一次只能發(fā)送單個(gè)字符，所以我們有必要根據(jù)這個(gè)函數(shù)加以擴(kuò)展：
void?Send_data(u8?*s)
{
?while(*s!='')
?{?
??while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC?)==RESET);?
??USART_SendData(USART1,*s);
??s++;
?}
}


	以上程序的形參就是我們調(diào)用該函數(shù)時(shí)要發(fā)送的字符串，這里通過(guò)循環(huán)調(diào)用USART_SendData來(lái)一 一發(fā)送我們的字符串。

	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC?)==RESET);

	這句話有必要加，他是用于檢查串口是否發(fā)送完成的標(biāo)志，如果不加這句話會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的情況。這個(gè)函數(shù)只能用于串口1發(fā)送。有些時(shí)候根據(jù)需要，要用到多個(gè)串口發(fā)送那么就還需要改進(jìn)這個(gè)程序。如下：
void?Send_data(USART_TypeDef?*?USARTx,u8?*s)
{
?while(*s!='')
?{?
??while(USART_GetFlagStatus(USARTx,USART_FLAG_TC?)==RESET);?
??USART_SendData(USARTx,*s);
??s++;
?}
}
這樣就可實(shí)現(xiàn)任意的串口發(fā)送。但有一點(diǎn)，我在使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的時(shí)候（如UCOS,Freertos等），需考慮函數(shù)重入的問(wèn)題。當(dāng)然也可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)把該函數(shù)復(fù)制一下，然后修改串口號(hào)也可以避免該問(wèn)題。然而這個(gè)函數(shù)不能像printf那樣傳遞多個(gè)參數(shù)，所以還可以在改進(jìn)，最終程序如下：

	void?USART_printf?(?USART_TypeDef?*?USARTx,?char?*?Data,?...?)
{
?const?char?*s;
?int?d;???
?char?buf[16];
?
?va_list?ap;
?va_start(ap,?Data);
?
?while?(?*?Data?!=?0?)?????//?判斷是否到達(dá)字符串結(jié)束符
?{??????????????????????????????
??if?(?*?Data?==?0x5c?)??//''
??{???????????
???switch?(?*++Data?)
???{
????case?'r':?????????????????//回車(chē)符
????USART_SendData(USARTx,?0x0d);
????Data?++;
????break;
?
????case?'n':?????????????????//換行符
????USART_SendData(USARTx,?0x0a);?
????Data?++;
????break;
?
????default:
????Data?++;
????break;
???}????
??}
??
??else?if?(?*?Data?==?'%')
??{???????????//
???switch?(?*++Data?)
???{????
????case?'s':????????????//字符串
????s?=?va_arg(ap,?const?char?*);
????
????for?(?;?*s;?s++)?
????{
?????USART_SendData(USARTx,*s);
?????while(?USART_GetFlagStatus(USARTx,?USART_FLAG_TXE)?==?RESET?);
????}
????
????Data++;
????
????break;
?
????case?'d':???
?????//十進(jìn)制
????d?=?va_arg(ap,?int);
????
????itoa(d,?buf,?10);
????
????for?(s?=?buf;?*s;?s++)?
????{
?????USART_SendData(USARTx,*s);
?????while(?USART_GetFlagStatus(USARTx,?USART_FLAG_TXE)?==?RESET?);
????}
????
????Data++;
????
????break;
????
????default:
????Data++;
????
????break;
????
???}???
??}
??
??else?USART_SendData(USARTx,?*Data++);
??
??while?(?USART_GetFlagStatus?(?USARTx,?USART_FLAG_TXE?)?==?RESET?);
??
?}
}


	該函數(shù)就可以像printf使用可變參數(shù)，方便很多。通過(guò)觀察函數(shù)但這個(gè)函數(shù)只支持了%d,%s的參數(shù)，想要支持更多，可以仿照printf的函數(shù)寫(xiě)法加以補(bǔ)充。

	2、 直接使用printf函數(shù)。

	很多朋友都知道想要STM32要直接使用printf不行的。需要加上以下的重映射函數(shù)：

	

	如果不想添加以上代碼，也可以勾選以下的Use MicroLI選項(xiàng)來(lái)支持printf函數(shù)使用：

	

	編輯：黃飛

	?