上位机图像处理和嵌入式模块部署（mcu中的串口接口）

news2024/11/24 20:55:34

在mcu开发中，mcu扮演着非常重要的角色。一方面，串口可以帮助我们对固件功能进行调试，另外一方面，串口还是很好的模块通信工具。通常情况下，一个mcu里面会有若干个串口，不过因为mcu里面各个pin脚都是复用的，所以这几个串口能不能全部用起来，取决于对应的pin脚有没有被占领。

除了串口之外，其他的接口也有类似的功能，比如说spi、i2c、sdio、485、can、eth等等。这些都是接口的形式，但是接口上面的数据以什么样的协议进行数据传输，这就要具体的模块或者是芯片了。用一个比喻来说，接口相当于搭了一条路，数据好比路上面的车，这过程中一次发送多少车，都是不定的。以i2c为例，它对应的模块可能是一个陀螺仪芯片，也有可能是一个eeprom的芯片，所以协议这部分要查看具体的芯片手册才能做决定。

今天，我们回头看下，stm32f103c8t6是怎么实现串口的输入、输出的。

1、从main函数看起

拿到示例工程后，我们一般直接编译一下。编译除了判断是否成功之外，编译日志还会告诉我们工程中使用的rom多少、ram多少，这也是十分重要的，

Program Size: Code=4516 RO-data=360 RW-data=20 ZI-data=1092

解析来简单看下main函数内容，

int main(void)
{
    HAL_Init();        
    SystemClock_Config();
    DEBUG_USART_Config();
  
	printf("Welcome to use fire board!\r\n");	
	Usart_SendString( (uint8_t *)"This is just an echo experiment\r\n" );
	
    while(1)
	{		
	}
}

整个函数中比较明显的区别就是DEBUG_USART_Config函数，其他的就是打印和字符输出。最后while循环是空的，这代表对应的处理都是在中断完成的。

2、串口初始化

void DEBUG_USART_Config(void)
{ 
  
  UartHandle.Instance          = DEBUG_USART;
  
  UartHandle.Init.BaudRate     = DEBUG_USART_BAUDRATE;
  UartHandle.Init.WordLength   = UART_WORDLENGTH_8B;
  UartHandle.Init.StopBits     = UART_STOPBITS_1;
  UartHandle.Init.Parity       = UART_PARITY_NONE;
  UartHandle.Init.HwFlowCtl    = UART_HWCONTROL_NONE;
  UartHandle.Init.Mode         = UART_MODE_TX_RX;
  
  HAL_UART_Init(&UartHandle);
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&UartHandle,UART_IT_RXNE);  
}

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
{  
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;
  
  DEBUG_USART_CLK_ENABLE();
	
  DEBUG_USART_RX_GPIO_CLK_ENABLE();
  DEBUG_USART_TX_GPIO_CLK_ENABLE();
  
/**USART1 GPIO Configuration    
  PA9     ------> USART1_TX
  PA10    ------> USART1_RX 
  */
	
  GPIO_InitStruct.Pin = DEBUG_USART_TX_PIN;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed =  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
  
  GPIO_InitStruct.Pin = DEBUG_USART_RX_PIN;
  GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_AF_INPUT;	
  HAL_GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct); 
 
  HAL_NVIC_SetPriority(DEBUG_USART_IRQ ,0,1);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(DEBUG_USART_IRQ ); 
}

DEBUG_USART_Config函数中主要就是对串口的一些属性进行配置，比如波特率多少、数据长度多少、停止位多少等等。这里就是常规的115200-8-1配置。配置完了，会调用函数HAL_UART_Init，这个函数会进一步调用下面的HAL_UART_MspInit。而在HAL_UART_MspInit函数当中，主要就是对a9、a10两个pin脚进行配置，配置完了设置中断优先级，并且使能中断。而在DEBUG_USART_Config函数的最后一步，则是全局配置中断，也就是接收数据的时候才响应中断。

3、补充fputc和fgetc函数

我们自己写代码的时候，习惯用printf和getchar这样的函数。如果需要这样的函数，就需要显示开发一下fputc和fgetc。这两个函数都是WEAK函数。所谓的WEAK函数，就是工程里面已经有一个函数了，但是客户如果自己重新定义了，那就用客户自己定义的函数。

void Usart_SendString(uint8_t *str)
{
	unsigned int k=0;
    do 
    {
      HAL_UART_Transmit(&UartHandle,(uint8_t *)(str + k) ,1,1000);
      k++;
    } while(*(str + k)!='\0'); 
}

int fputc(int ch, FILE *f)
{
	HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t *)&ch, 1, 1000);	
	
	return (ch);
}

int fgetc(FILE *f)
{		
	int ch;
	HAL_UART_Receive(&UartHandle, (uint8_t *)&ch, 1, 1000);	
	return (ch);
}

4、中断响应

在stm32 mcu里面，主要的中断都是在文件stm32f1xx_it.c里面完成的。所以我们需要做的，就是直接找到对应的内容，看看是怎么实现的即可，

void  DEBUG_USART_IRQHandler(void)
{
    uint8_t ch=0; 
  
	if(__HAL_UART_GET_FLAG( &UartHandle, UART_FLAG_RXNE ) != RESET)
	{		
        ch=( uint16_t)READ_REG(UartHandle.Instance->DR);
        WRITE_REG(UartHandle.Instance->DR,ch); 
	}
}

__HAL_UART_GET_FLAG主要是查看一下是不是真的有数据，READ_REG是读取数据，WRITE_REG是发送数据。所以整个代码的功能就是一个回显的功能。