cubeIDE开发， stm32调试信息串口通信输出显示

news2024/11/19 21:29:04

       关于cubeIDE开发基本技巧及流程，本文不详细叙述，请参考：cubeIDE快速开发流程_py_free的博客-CSDN博客_cubeide汉化

一、stm32串口配置

        本文采用的开发板是stm32L496VGT3,其有两个 USB 接口，一个为 USB ST-link 复用接口，作用为软件下载/调试/ 系统供电输入口。另一个为 USB OTG，用户可以外接 USB 设备，支持 1000mA,USB2.0 设备接入。本文就采用 USB ST-link口实现串口上下行通信及调试信息输出显示。

        USB ST-Link（USB1） 接口的串口通信及调试信息需要我们映射实现。

         打开cubeMX配置界面，配置串口映射，开启LPUART串口或其他USART*（1）的异步传输模式（2），配置串口参数（3），并将串口收发数据端口映射到PB10、PB11上（4），并开启中断功能（5），最好点击保存或生成代码按钮生成代码。

        开启外部中断：

        设置上拉输出：

  二、串口驱动设计及代码实现

        重新构建系统的printf函数，将其映射到LPUART串口。

        【1】首先禁用CubeIDE生成syscall.c文件

         【2】创建print.h和print.c两个驱动文件来取代syscall.c内的函数_read、_write等实现，本文是将这两个文件放置在ICore目录内

         print.h内容如下：

/*
 * print.h
 *
 *  Created on: 2021年11月16日
 *      Author: Administrator
 */

#ifndef INC_RETARGET_H_
#define INC_RETARGET_H_

#include "stm32l4xx_hal.h"
#include "stdio.h"//用于printf函数串口重映射
#include <sys/stat.h>

void ResetPrintInit(UART_HandleTypeDef  *huart);//将printf()函数映射到指定串口上

int _isatty(int fd);
int _write(int fd, char* ptr, int len);
int _close(int fd);
int _lseek(int fd, int ptr, int dir);
int _read(int fd, char* ptr, int len);
int _fstat(int fd, struct stat* st);

#endif /* INC_RETARGET_H_ */

        print.c内容如下，主要是将syscall.c内的空实现函数通过串口实现数据收发处理

/*
 * print.c
 *
 *  Created on: 2021年11月16日
 *      Author: Administrator
 */

#include <_ansi.h>
#include <_syslist.h>
#include <errno.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/times.h>
#include <limits.h>
#include <signal.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

#include "print.h"

#if !defined(OS_USE_SEMIHOSTING)
#define STDIN_FILENO  0
#define STDOUT_FILENO 1
#define STDERR_FILENO 2

UART_HandleTypeDef *gHuart;

void ResetPrintInit(UART_HandleTypeDef *huart)  {
  gHuart = huart;
  /* Disable I/O buffering for STDOUT  stream, so that
   * chars are sent out as soon as they are  printed. */
  setvbuf(stdout, NULL, _IONBF, 0);
}
int _isatty(int fd) {
  if (fd >= STDIN_FILENO && fd <=  STDERR_FILENO)
    return 1;
  errno = EBADF;
  return 0;
}
int _write(int fd, char* ptr, int len) {
  HAL_StatusTypeDef hstatus;
  if (fd == STDOUT_FILENO || fd ==  STDERR_FILENO) {
    //串口发送数据实现，可以main.c等功能代码中直接调用HAL_UART_Transmit也能实现串口发送数据
    hstatus = HAL_UART_Transmit(gHuart,  (uint8_t *) ptr, len, HAL_MAX_DELAY);
    if (hstatus == HAL_OK)
      return len;
    else
      return EIO;
  }
  errno = EBADF;
  return -1;
}
int _close(int fd) {
  if (fd >= STDIN_FILENO && fd <=  STDERR_FILENO)
    return 0;
  errno = EBADF;
  return -1;
}
int _lseek(int fd, int ptr, int dir) {
  (void) fd;
  (void) ptr;
  (void) dir;
  errno = EBADF;
  return -1;
}
int _read(int fd, char* ptr, int len) {
  HAL_StatusTypeDef hstatus;
  if (fd == STDIN_FILENO) {
    hstatus = HAL_UART_Receive(gHuart,  (uint8_t *) ptr, 1, HAL_MAX_DELAY);
    if (hstatus == HAL_OK)
      return 1;
    else
      return EIO;
  }
  errno = EBADF;
  return -1;
}
int _fstat(int fd, struct stat* st) {
  if (fd >= STDIN_FILENO && fd <=  STDERR_FILENO) {
    st->st_mode = S_IFCHR;
    return 0;
  }
  errno = EBADF;
  return 0;
}

#endif //#if !defined(OS_USE_SEMIHOSTING)

        【3】创建串口驱动接口，主要就是实现串口回调函数

        前面print.h/c实现串口输出能力，但其输入能力由于lpusart开启了外部中断功能，还需我们实现其回调函数，因为cubeMX生成的HAL库（stm32l4xx_hal_uart.c，文件名因芯片不同有所区别）的串口接收回调函数是个弱声明函数，其实现源码没有做什么事。

         现在创建usart.h、usart.c两个串口驱动文件，放置ICore目录下

        usart.h内容如下,HAL_UART_RxCpltCallback会覆盖stm32l4xx_hal_uart.c的同名回调函数：

/*
 * usart.h
 *
 *  Created on: Oct 20, 2022
 *      Author: Administrator
 */

#ifndef INC_USART_H_
#define INC_USART_H_

#include "stm32l4xx_hal.h" //HAL库文件声明
#include <string.h>//用于字符串处理的库
#include "print.h"//用于printf函数串口重映射

extern UART_HandleTypeDef hlpuart1;//声明USART1的HAL库结构体

#define HLPUSART_REC_LEN  256//定义USART1最大接收字节数

extern uint8_t  HLPUSART_RX_BUF[HLPUSART_REC_LEN];//接收缓冲,最大HLPUSART_REC_LEN个字节.末字节为换行符
extern uint16_t HLPUSART_RX_STA;//接收状态标记
extern uint8_t HLPUSART_NewData;//当前串口中断接收的1个字节数据的缓存


void  HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef  *huart);//串口中断回调函数声明

#endif /* INC_USART_H_ */

        usart.c内容如下：

/*
 * usart.c
 *
 *  Created on: Oct 20, 2022
 *      Author: Administrator
 */

#include "usart.h"

uint8_t  HLPUSART_RX_BUF[HLPUSART_REC_LEN];//接收缓冲,最大HLPUSART_REC_LEN个字节.末字节为换行符
/*
 * bit15:接收到回车(0x0d)时设置HLPUSART_RX_STA|=0x8000;
 * bit14:接收溢出标志，数据超出缓存长度时，设置HLPUSART_RX_STA|=0x4000;
 * bit13:预留
 * bit12:预留
 * bit11~0：接收到的有效字节数目(0~4095)
 */
uint16_t HLPUSART_RX_STA=0;接收状态标记//bit15：接收完成标志，bit14：接收到回车(0x0d)，bit13~0：接收到的有效字节数目
uint8_t HLPUSART_NewData;//当前串口中断接收的1个字节数据的缓存

void  HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef  *huart)//串口中断回调函数
{
	if(huart ==&hlpuart1)//判断中断来源（串口1：USB转串口）
    {
		if(HLPUSART_RX_STA&0x4000){//溢出，重新开始
			HLPUSART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
		}
		if(HLPUSART_NewData==0x0d){//回车标记
     	  printf("getdata:%.*s  \r\n", HLPUSART_RX_STA&0X0FFF, HLPUSART_RX_BUF);
     	  HLPUSART_RX_STA|=0x8000;//标记接到回车
		}else{
			if((HLPUSART_RX_STA&0X0FFF)<HLPUSART_REC_LEN){
				HLPUSART_RX_BUF[HLPUSART_RX_STA&0X0FFF]=HLPUSART_NewData; //将收到的数据放入数组
				HLPUSART_RX_STA++;  //数据长度计数加1
			}else{
				HLPUSART_RX_STA|=0x4000;//数据超出缓存长度,标记溢出
			}
        }
       HAL_UART_Receive_IT(&hlpuart1,(uint8_t *)&HLPUSART_NewData,1); //再开启接收中断
    }
}

三、串口驱动功能调用及编译实现

        在原来的key.h/key.c中添加按键按下识别函数，

        key.h:

/*
 * key.h
 *
 *  Created on: Sep 29, 2022
 *      Author: py_hp
 */

#ifndef KEY_H_
#define KEY_H_

#include "main.h"
#include "gpio.h"

GPIO_PinState get_key0_val();
GPIO_PinState get_key1_val();
GPIO_PinState get_key2_val();

uint8_t KEY_0(void);
uint8_t KEY_1(void);
uint8_t KEY_2(void);

#endif /* KEY_H_ */

        key.c内容如下：

/*
 * key.c
 *
 *  Created on: Sep 29, 2022
 *      Author: py_hp
 */
#include "key.h"

GPIO_PinState get_key0_val()
{
	return HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin);
};

GPIO_PinState get_key1_val()
{
	return HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin);
};

GPIO_PinState get_key2_val()
{
	return HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin);
};

uint8_t KEY_0(void)
{
	uint8_t a;
	a=0;//如果未进入按键处理，则返回0
	if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin)==GPIO_PIN_RESET){//读按键接口的电平
		HAL_Delay(20);//延时去抖动
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin)==GPIO_PIN_RESET){ //读按键接口的电平
			a=1;//进入按键处理，返回1
		}
	}
	while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin)==GPIO_PIN_RESET); //等待按键松开
	return a;
}

uint8_t KEY_1(void)
{
	uint8_t a;
	a=0;//如果未进入按键处理，则返回0
	if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin)==GPIO_PIN_RESET){//读按键接口的电平
		HAL_Delay(20);//延时去抖动
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin)==GPIO_PIN_RESET){ //读按键接口的电平
			a=1;//进入按键处理，返回1
		}
	}
	while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin)==GPIO_PIN_RESET); //等待按键松开
	return a;
}

uint8_t KEY_2(void)
{
	uint8_t a;
	a=0;//如果未进入按键处理，则返回0
	if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin)==GPIO_PIN_RESET){//读按键接口的电平
		HAL_Delay(20);//延时去抖动
		if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin)==GPIO_PIN_RESET){ //读按键接口的电平
			a=1;//进入按键处理，返回1
		}
	}
	while(HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin)==GPIO_PIN_RESET); //等待按键松开
	return a;
}

        在main.c中调用串口驱动，其部分代码如下：

/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
//用户代码1
#include "../../ICore/key.h"
#include "../../ICore/led.h"
#include "../../ICore/print.h"
#include "../../ICore/usart.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_LPUART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
 //用户代码2
  ResetPrintInit(&hlpuart1);
  HAL_UART_Receive_IT(&hlpuart1,(uint8_t *)&HLPUSART_NewData, 1); //再开启接收中断
  HLPUSART_RX_STA = 0;
  set_led0_val(0);
  set_led1_val(get_key0_val());
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
      //用户代码3
	  if(KEY_1()) //按键KEY1判断为1时按键按下
	  {
		  set_led0_val(1);//LED1灯控制（1点亮，0熄灭）
		  set_led1_val(0);//LED2灯控制（1点亮，0熄灭）
	      printf("KEY1\r\n");//向USART1串口发送字符串
	  }
	  if(KEY_2()) //按键KEY2判断为1时按键按下
	  {
		  set_led0_val(0);//LED1灯控制（1点亮，0熄灭）
		  set_led1_val(1);//LED2灯控制（1点亮，0熄灭）
		  printf("KEY2\r\n");//向USART1串口发送字符串
	  }
	  if(HLPUSART_RX_STA&0xC000){//串口1判断中断接收标志位
		  printf("read flag HLPUSART_RX_STA&0XC000\r\n");//向USART1串口发送字符串
		  if(HLPUSART_RX_BUF[0]=='1'){
			  set_led0_val(1);//LED1灯控制（1点亮，0熄灭）
			  set_led1_val(1);//LED2灯控制（1点亮，0熄灭）
		  }
		  if(HLPUSART_RX_BUF[0]=='0'){
			  set_led0_val(0);//LED1灯控制（1点亮，0熄灭）
			  set_led1_val(0);//LED2灯控制（1点亮，0熄灭）
		  }
		  HLPUSART_RX_STA=0;//串口接收标志清0，即开启下一轮接收
	  }
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

四、编译测试

        编译及加载程序到开发板：

         验证数据收发，按键1和按键2按下，顺利传输数据，输入“1”和“0”字段，可下行控制LED灯

 

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