细说ARM MCU的串口接收数据的实现过程

news2024/11/18 21:31:17

目录

一、硬件及工程

1、硬件

2、软件目的

3、创建.ioc工程

二、 代码修改

1、串口初始化函数MX_USART2_UART_Init()

（1）MX_USART2_UART_Init()串口参数初始化函数

（2）HAL_UART_MspInit()串口功能模块初始化函数

2、串口中断的执行过程

3、启动串口接收中断

4、自动生成main函数

5、启动串口接收函数HAL_UART_Receive_IT()

6、修改main.c函数

7、从定义回调函数 

8、修改while(1)循环

三、下载运行

1、安装串口助手

2、验证串口通讯结果

一、硬件及工程

1、硬件

        本文旨在以实例说明STM32单片机通过串口接收数据的实现过程。本文中使用ST的开发板NUCLEO-G474RE，板上MCU型号为STM32G474RET6。配套的扩展板为作者根据说明书自己设计制造，链接：

2、软件目的

        实例运行后，通过串口通讯助手发送0x10时开发板上的LD2灯亮，其它数据灯灭。

3、创建.ioc工程

        配置GPIO→配置时钟源和DEBUG→配置外部中断→配置串口→配置串口中断→配置系统时钟→build生成。

       将PA4、PA5配置为输出GPIO_Output，PP，Pull up；PC13配置为中断模式GPIO_EXTI13，上升沿触发，用于检测按键B1的状态；PA2、PA3分别配置为串口USART2_TX和USART2_RX；外部时钟；Debug设置为Serial Wire；USART2的基本参数，波特率115200，数据长度8bit，无校验，停止位1；PA4别名BUZ，PA5别名LED，PC13别名KEY；串口中断抢占优先级1，外部中断抢占优先级4；

二、 代码修改

        硬件配置完毕后，启动代码生成，IDE自动将配置好的硬件信息转换成代码。

        自动生成的代码有些需要了解（比如初始化函数），而有些是需要修改的（比如while(1)循环里需要增加的代码，一些注释对里需要增加的代码），还有一些需要重写（比如，重写弱函数）。

1、串口初始化函数MX_USART2_UART_Init()

（1）MX_USART2_UART_Init()串口参数初始化函数

        MX_USART2_UART_Init()函数主要完成对USART2的模式和参数配置，如波特率、数据位、停止位等。因为串口模块要比GPIO复杂，所以配置参数也更多。

/**
  * @brief USART2 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_USART2_UART_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN USART2_Init 0 */

  /* USER CODE END USART2_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART2_Init 1 */

  /* USER CODE END USART2_Init 1 */
  huart2.Instance = USART2;
  huart2.Init.BaudRate = 115200;
  huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  huart2.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
  huart2.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;
  huart2.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
  if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_UARTEx_SetTxFifoThreshold(&huart2, UART_TXFIFO_THRESHOLD_1_8) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_UARTEx_SetRxFifoThreshold(&huart2, UART_RXFIFO_THRESHOLD_1_8) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_UARTEx_DisableFifoMode(&huart2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

        MX_USART2_UART_Init()自动生成于main.c中；

        该函数内部出现的HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef *huart)在stm32g4xx_hal_uart.c中。

（2）HAL_UART_MspInit()串口功能模块初始化函数

        对于串口来说，针对引脚等参数的配置，是在文件stm32g4xx_hal_msp.c中。msp是MCU support package的缩写，指的是MCU相关的支持包。关于串口有3个支持包：

HAL_MspInit(void)
HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef *huart)

        由函数名可见，其中都带有MspInit字样。这类函数的作用是进行MCU功能模块（譬如串口、定时器、ADC等）的初始化。在固件库中，通常是采用这种方式将MCU的模块初始化代码集中起来，以方便代码在不同型号的MCU上移植。

        上述函数中，第一个是初始化全局Msp。后面两个函数的参数完全一样，函数名也很类似；区别是后一个函数名中多了两个字母“De”，是Default的缩写。

        HAL_UART_MspInit()函数可以对串口硬件初始化、配置引脚模式以及设置中断优先级并使能中断，与对GPIO进行初始化的MX_GPIO_Init()函数所完成的功类似。

        HAL_UART_MspDeInit()函数可以把串口复位成初始值，关闭串口并关闭串口中断。

        HAL_UART_MspInit()函数是由函数HAL_UART_Init()（在stm32g4xx_hal_uart.c文件中定义）调用的。而HAL_UART_Init()是由MX_USART2_UART_Init()函数调用的（在if语句的条件表达式中调用）。

2、串口中断的执行过程

        由于配置了串口的中断功能，所以当中断发生后就会调用相应的中断服务函数来完成一定的任务。

void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    ... ...
    /*if no error occurs */
    errorflags = (isrflags & (uint32_t）(USART_ISR_PE|USART_ISR_FE|USART_ISR_ORE|USART_ISR_NE));
    if(errorflags == 0U)
    {
        /*------UART in mode Receiver-------*/
        if(((isrflags & USART_ISR_RXNE_RXFNE) != 0U) && (((crlits & USART_CR1_RXNEIE_RXFNEIE) != 0U)||((cr3its & USART_CR3_RXFTIE) != 0U)))
        {
            if(huart->RxISR != NULL)
            {
                huart->RxISR(huart);
            }
        return;
        }
    }
... ...
}

        当程序执行到huart →RxISR(huart)时，会调用UART_RxISR_8BIT()函数（如果配置数据字长为7位或8位，则调用此函数；如果数据字长为9位，则会调用另一函数UART_RxISR_16BIT），并且在该函数中会调用回调函数HAL_UART_RxCpltCallback()。这个回调函数是在stm32g4xx_hal_ uart.c中定义的弱函数。用户需要重写该函数，可以写在main.c中。

3、启动串口接收中断

        在使用中断之前，还要用到函数HAL_UART_Receive_IT()。该函数的格式如下：

HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart,uint8_t *pData,uint16_t Size)

        该函数是给将要接收的数据定义一个缓冲区pData，并指定接收数据的长度为Size（也就是要接收的字节数）。这个Size决定了调用回调函数的频率。如果Size大于1，则不会每次中断都调用回调函数，而是到Size次之后，才会再调用一次回调函数。此外，这个函数还有开启接收中断的功能，所以需要在main函数的初始化代码中调用一次HAL_UART_Receive_IT()函数。这样就可以确保开启接收中断。在执行一次回调函数时，接收中断会关闭，所以还需要再次开启接收中断。这个再次开启中断的动作，也可以在回调函数中通过调用HAL_UART_Receive_IT()函数来实现。

4、自动生成main函数

        完成上面的硬件配置，并自动生成代码后，然后在main.c中的初始化部分调用HAL_UART_ Receive _IT()函数设置参数并开启接收中断，然后写回调函HAL_UART_RxCpltCallback()，以便对接收的数据进行处理。删除了一些注释对。

#include "main.h"
UART_HandleTypeDef huart2;
/* USER CODE BEGIN PV */
/* USER CODE END PV */
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);
int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART2_UART_Init();
    /* USER CODE BEGIN 2 */
    /* USERCODE END 2 */
    while(1)
    {
    }
}

        main函数中出现了一个串口初始化函数MX_USART2_UART_Init()。此外，在main.c中，首先定义了一个全局变量huart2，类型为UART_HandleTypeDef。huart2是一个结构体变量，通常也称为串口句柄。这个结构体是关于UART的，它的成员有很多，有的成员本身也是结构体类型。这个结构体有些复杂。在串口初始化函数MX_USART2_UART_Init中，使用了huart2变量。

static void MX_USART2_UART_Init(void)
{
    huart2.Instance = USART2;
    huart2.Init.BaudRate = 115200;
    huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    huart2.Init.HwFlowCtl =UART_HWCONTROL_NONE;
    ... ...
}

        由此可见，在MX_USART2_UART_Init函数中，第一句huart2.Instance =USART2,就将前面配置的USART2与结构体变量huart2关联了起来。

5、启动串口接收函数HAL_UART_Receive_IT()

        要实现串口接收中断，需要在主程序的初始化代码中调用HAL_UART_Receive_IT()函数。该函数的结构如下：

HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart,uint8_t *pData,uint16_t Size)

        该函数有三个参数，第一个参数的类型就是UART_HandleTypeDef，所以要将该参数与USART2关联起来。因此，HAL_UART_Receive_IT()函数的调用要可将该函数放到MX_USART2 _UART_Init()函数之后的注释对中。

        HAL_UART_Receive_IT()函数的第二个参数是设置接收数据的缓冲区，可以定义一个长度为RXBUFFERSIZE的数组RxBuffer [RXBUFFERSIZE]，当然这个数组以及RXBUFFERSIZE都需要另外定义（后面会将它们定义为全局变量）。

        HAL_UART_Receive_IT()函数的第三个参数用于指定接收数据的长度，这个数据长度可以与接收缓冲区的长度相同，即RXBUFFERSIZE。

        将RxBuffer[RXBUFFERSIZE]定义为全局变量（需要放到注释对中），并将对HAL_UART_ Receive_IT()函数的调用放置到MX_USART2_UART_Init()语句之后的注释对/* USER CODE BEGIN 2 */与/* USER CODE END 2 */中。

6、修改main.c函数

#include "main.h"
UART_HandleTypeDef huart2;
/* USER CODE BEGIN PV */
/* 直接使用了变量RXBUFFERSIZE */
uint8_t RxBuffer[RXBUFFERSIZE];
/* USER CODE END PV */
/*Private function prototypes */
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);
int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART2_UART_Init();
    /* USER CODE BEGIN2 */
    HAL_UART_Receive_IT(&huart2,(uint8_t*)RxBuffer,RXBUFFERSIZE);
    /* USER CODE END2 */
    while(1)
    {
    }
}

        上面直接使用了变量RXBUFFERSIZE。对该变量的定义可以放到main.h头文件中，可以用define宏（也需放置到注释对中）：

/* USER CODE BEGIN Private defines */
#define RXBUFFERSIZE 1 //接收缓冲区的长度
/* USER CODE END Private defines */

        将RXBUFFERSIZE定义为1，也就是1字节。

7、从定义回调函数 

        重定义串口中断接收的回调函数HAL_UART_RxCpltCallback()。这个函数已经在stm32g4xx_ hal_uart.c中有定义，只不过被定义为弱函数，实际就是一个空函数。需要重写它。与写EXTI的回调函数类似，也将该函数写在main.c中。

        串口有数据送来，会执行中断服务函数USART2_IRQHandler()，然后该函数又会调用函数HAL_UART_IRQHandler()。调用一定次数的HAL_UART_IRQHandler()函数后，就会自动执行回调函数HAL_UART_RxCpltCallback()。这里的“一定次数”是由HAL_UART_Receive_IT()函数的第三个参数决定的，也就是前面在主程序中用到的常量RXBUFFERSIZE。由于把RXBUFFERSIZE定义为1，所以串口收到1字节的数据后，会调用一次回调函数HAL_UART_RxCpltCallback()。当调用回调函数之时，1字节的数据已经放到了接收缓冲区中，也就是放到前面定义的数组RxBuffer中。 

        调用HAL_UART_Receive_IT()函数，不但实现了定义缓冲区并设置接收数据长度的功能，而且还有开启串口中断接收的功能。因此，在接收完指定长度的数据之后，需要重新开启接收中断的功能，否则后面就不会再进入中断了。可以在回调函数HAL_UART_RxCpltCallback()中调用一下HAL_UART_Receive_IT()函数，重新开启接收中断。对该函数的调用，可以连同EXTI的回调函数HAL GPIO_EXTI_Callback()一起写在main.c后面的注释对中：

/*USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    HAL_UART_Receive_IT(&huart2,(uint8_t *)RxBuffer,RXBUFFERSIZE);
}
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    HAL_GPIO_WritePin(BUZ_GPIO_Port,BUZ_Pin,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(100);	//延时
    HAL_GPIO_WritePin(BUZ_GPIO_Port,BUZ_Pin,GPIO_PIN_SET);
}
/*USER CODE END 4 */

        在EXTI的回调函数中使用了中断的方式实现：当按键按下时，让蜂鸣器响一声。

8、修改while(1)循环

        根据串口送来的数据，控制发光二极管的亮灭。当接收到的数据为0x10（十六进制）时，点亮LD2；当接收到的数据不是0x10时，熄灭LD2。

/*USER CODE BEGIN WHILE */
while(1)
{
    /*USER CODE BEGIN 3 */
    if(RxBuffer[0] == 0x10)
    HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_SET);
    else
    HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_RESET);
}
/*USER CODE END 3 */

三、下载运行

1、安装串口助手

        好用的 Win10 串口调试助手 + 网口调试 - 知乎  https://zhuanlan.zhihu.com/p/109941792?eqid=a328954a0002e745000000066477efb6&utm_id=0

2、验证串口通讯结果

        开启串口通讯，发送0x10，开大坂上的LD2亮，发送其它内容，比如0x20，LD2灭。

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/1811840.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

计划任务 之 一次性的计划任务

计划任务 之 一次性的计划任务

计划任务 作用:定时自动完成特定的工作 计划任务的分类： （1）一次性的计划任务 例如下周三对系统的重要文件备份一次 （2）周期性重复计划任务 例如每天晚上12：00备份一次 一次性的任务计划&#xff1a…
阅读更多...
【java计算机毕设】图书管理系统javaweb java MySQL springboot vue html maven送文档+ppt 代码源码计算机项目

【java计算机毕设】图书管理系统javaweb java MySQL springboot vue html maven送文档+ppt 代码源码计算机项目

1项目功能 【java计算机专业学长毕业设计分享】 智慧图书管理系统 Java SpringBoot vue HTML MySQL 前后端分离 2项目介绍 系统功能： 智慧图书管理系统包括管理员和用户两种角色。 管理员的功能包括在个人中心修改个人信息和密码，管理员功能模块管理管理…
阅读更多...
Spark学习——不同模式下执行脚本

Spark学习——不同模式下执行脚本

举个简单的例子：使用spark官方用例"取pi值" 一、local模式 进入spark目录执行后台命令： bin/spark-submit \ --class org.apache.spark.examples.SparkPi \ --master local[*] \ ./examples/jars/spark-examples_2.12-3.2.1.jar \ 10运行结…
阅读更多...
芯片级激光器研发取得新进展

芯片级激光器研发取得新进展

欢迎关注GZH《光场视觉》 自 20 世纪 60 年代以来，激光给世界带来了革命性的变化，如今已成为从尖端手术和精密制造到光纤数据传输等现代应用中不可或缺的工具。 但是，随着激光应用需求的增长，挑战也随之而来。例如，光…
阅读更多...
本周MoonBit新增Wasm1引用计数支持、语法即将添加错误恢复机制

本周MoonBit新增Wasm1引用计数支持、语法即将添加错误恢复机制

MoonBit更新 【Wasm MVP】Wasm1 后端添加基于 Perceus 算法的引用计数支持 【语法】throw raise try catch 均被保留为关键字 为了即将添加的错误处理机制 【Core】List与sorted_map被移动至core/immut下 List被移动至core/immut/list包中，并被移除内置类型支持 …
阅读更多...
重邮计算机网络803-（1）概述

重邮计算机网络803-（1）概述

目录 一.计算机网络向用户提供的最重要的功能 二.互联网概述 1.网络的网络 2.计算机网络的概念 3. 互联网发展的三个阶段 4.制订互联网的正式标准要经过以下的四个阶段 5.互联网的组成（功能） 6.互联网功能 7.互联网的组成（物理&…
阅读更多...
为什么50etf期权涨幅这么大？

为什么50etf期权涨幅这么大？

今天带你了解为什么50etf期权涨幅这么大？50ETF期权涨幅大是因为跟上证50指数，另外期权的特征自带杠杆效应在虚值合约上有特别高以小博大的效果。 为什么50etf期权涨幅这么大？ 标的资产价格的大幅波动：50ETF期权的内在价值与50ETF…
阅读更多...
坦白局考PMP真的能缓解职场焦虑吗？

坦白局考PMP真的能缓解职场焦虑吗？

我就是那个花了大几千去考了一张190个国家都认可的高含金量证书，每三年还要花150美金续证，但这个证书给我的生活带来前所未有的改变。我不知道其他人考了PMP证书如今怎么样了，我只说我自己，今天就来聊聊从我了解到拿证这一过程&am…
阅读更多...
大规模胰腺癌检测通过非对比增强CT和深度学习| 文献速递-视觉通用模型与疾病诊断

大规模胰腺癌检测通过非对比增强CT和深度学习| 文献速递-视觉通用模型与疾病诊断

Title 题目 Large-scale pancreatic cancer detection via non-contrast CT and deep learning 大规模胰腺癌检测通过非对比增强CT和深度学习 01 文献速递介绍 胰腺导管腺癌（PDAC）是最致命的实体恶性肿瘤，通常在晚期和不可手术的阶段被检…
阅读更多...
HyperSnap软件最新版下载-HyperSnap官方最新版附加详细安装步骤

HyperSnap软件最新版下载-HyperSnap官方最新版附加详细安装步骤

​HyperSnap是一个老牌优秀的屏幕截图工具，全新界面，不仅能抓取标准桌面程序，还能抓取 DirectX, 3Dfx Glide的 游戏视频或 DVD 屏幕图，能以 20 多种图形格式（包括：BMP, GIF,JPEG, TIFF, PCX等）保…
阅读更多...
MS6001/2/4低功耗，低噪声 CMOS 轨到轨输入输出运算放大器

MS6001/2/4低功耗，低噪声 CMOS 轨到轨输入输出运算放大器

MS6001/2/4 运算放大器具有极低功耗，轨到轨输入输出，低 的输入电压和低的电流噪声。具体表现在可工作在幅度为 1.8V 到 5V 的单电源或者双电源条件，低功耗和低噪声使得 MS6001/2/4 能够用在可移动设备上，输入输出的轨到轨…
阅读更多...
PyTorch 维度变换-Tensor基本操作

PyTorch 维度变换-Tensor基本操作

以如下 tensor a 为例，展示常用的维度变换操作 >>> a torch.rand(4,3,28,28) >>> a.shape torch.Size([4, 3, 28, 28])view / reshape 两者功能完全相同: a.view(shape) >>> a.view(4,3,28*28) ## a.view(4,3,28,28) 可恢复squeeze…
阅读更多...
移动端浏览器的扫描二维码实现（vue-qrcode-reader与jsQR方式）

移动端浏览器的扫描二维码实现（vue-qrcode-reader与jsQR方式）

1. 实现功能 类似扫一扫的功能，自动识别到画面中的二维码并进行识别，也可以选择从相册中上传。 2. 涉及到的一些插件介绍 vue-qrcode-reader 一组用于检测和解码二维码的Vue.js组件 jsQR 一个纯粹的javascript二维码阅读库，该库接收原始…
阅读更多...
基于asp.net大学生健康管理系统功能介绍

基于asp.net大学生健康管理系统功能介绍

项目关键技术 开发工具：Visual Studio 编程语言: .net、JavaScript 数据库: SQL Server 框架：ASP.NET框架 关键技术：ASP.NET、SQL Server 数据库工具：Navicat 1、ASP.NET框架 ASP.NET技术框架是目前在程序开发中广泛应用的一种新…
阅读更多...
存储协议入门-UPIU简介

存储协议入门-UPIU简介

写在前面：本文参考UFS jedec3.1，本文思维导图如下，详细内容关注微信：存储协议探索 ​ 1. UPIU架构 UPIU是UFS协议中的一种数据包格式，用于传输应用层的各种请求和命令，UFS采用的是客户-服务端架构，UFS主机（客户）主动发起请求，UFS设备（服务）执行后并返回相应状态。…
阅读更多...
演出门票小程序开发

演出门票小程序开发

一、实时票务信息更新的重要性 在演出票务市场，票务信息的实时性对于消费者来说至关重要。一旦票务信息出现滞后或错误，不仅可能导致消费者错过心仪的演出，还可能引发一系列不必要的纠纷和投诉。因此，演出门票小程序通过引入实时…
阅读更多...
IMU监测举重作

IMU监测举重作

近日，来自加拿大的科研团队针对举重中因不当举重操作引发的普遍下背痛问题开展了一项开创性研究。团队利用穿戴式惯性测量单元（IMU）技术，在受控实验室环境中，实时监测并评估了举重动作过程中下背部肌肉与脊柱关节的受力…
阅读更多...
The First项目报告：Stargate Finance重塑跨链金融的未来

The First项目报告：Stargate Finance重塑跨链金融的未来

Stargate Finance是一个基于LayerZero协议的去中心化金融平台，自2022年3月由LayerZero Labs创建以来，一直致力于为不同区块链之间的资产转移提供高效、低成本的解决方案。凭借其独特的跨链技术和丰富的DeFi服务，Stargate Finance已成为连接不…
阅读更多...
物联网TCP、UDP、CoAP、LwM2M、MQTT协议简单对比

物联网TCP、UDP、CoAP、LwM2M、MQTT协议简单对比

一、前言 目前物联网行业有TCP、UDP、CoAP、LwM2M、MQTT、Modbus系列、JT808、HTTP、TLINK、ISAPI等协议，本文先对其中的几款协议进行介绍。具体关系见下图： 传输层协议：TCP、UDP；应用层协议：CoAP、LwM2M、MQTT、Modbu…
阅读更多...
数据结构之线性表（4）

数据结构之线性表（4）

前面我们了解到线性表中的顺序表、链表等结构，今天我们探讨新的一种线性表——栈。 那么我们开始栈的探讨之旅吧。 1.栈的基本概念 1.1栈（Stack）： 是只允许在一端进行插入或删除的线性表。首先栈是一种线性表，但限定…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023