STM32之串口字库更新

1.串口通讯介绍

串口通讯（Serial Communications）是一种通过串口进行数据传输的通讯方式，通过串行口每次传输一个字节的数据，按照约定的协议进行数据的传输和接收。串口通讯的原理是利用串行口的发送和接收线路，将需要传输的数据逐位传输到接收端，然后接收端再将这些数据组合成完整的信息。在传输过程中，数据是按照位（bit）进行发送和接收的，而不是按字节（byte）进行并行传输。

串口通讯早期就定义了一套标准的串口规约，常见的接口标准包括RS-232、RS-485等。这些标准规定了接口的物理特性、电气特性、信号功能以及传输过程等。其中，RS-232是最常用的标准之一，它规定了使用数据信号线、地线、控制线等进行传输，适用于外设和计算机间的点对点通信。

在连接方面，串口通讯通常使用DB9（9个引脚）或DB25（25个引脚）等接口进行连接。在这些接口中，GND（地线）、TXD（发送数据）、RXD（接收数据）是最基本的通信线，其他引脚则用于控制信号或握手信号等。

通信参数与模式

串口通讯需要双方事先约定好通信参数，这些参数包括波特率、数据位、校验位、停止位等。其中，波特率是指每分钟传输二进制的位数，是衡量资料传送速率的指标。数据位则是指一个通信单元发送的有效信息位，一般可选6、7、8、9位。校验位用于检错，有偶校验、奇校验、高校验和低校验等方式。停止位则表示本通信单元结束的标志。

在通信模式方面，可以是单工、半双工或全双工模式。单工模式的数据传输是单向的，一方固定为发送端，一方固定为接收端。半双工模式则允许数据在两个方向上传输，但在任何时刻只能由其中一方发送数据，另一方接收数据。全双工模式则允许数据同时在两个方向上传输，需要发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。

特点与应用

点对点通信：串口通信是一种点对点的通信方式，稳定性高、传输速度快，适用于一些对实时性要求较高的应用场景。

通信距离短：串口通信的传输距离通常较短，一般在几十米以内，容易受到干扰。不过也有说法认为串口通讯的传输距离较长，可以达到几百米甚至更远（如IEEE488定义的并行通行设备线总长不得超过20米，任意两个设备间的长度不得超过2米，而串口长度可达1200米），这取决于具体的接口标准和传输条件。

通信速率低：串口通信的传输速率通常较低，一般在几百到几千个比特每秒，难以满足一些高速数据传输的需求。
硬件接口简单：串口通信使用的是串行接口，接口简单可靠，不需要复杂的硬件支持。

支持多种通信协议：串口通信可以支持多种通信协议，如RS-232、RS-485、Modbus等，提供了灵活多样的通信方式。

串口通讯在多个领域中得到广泛应用，包括工业自动化（用于控制和监控机器和生产线）、消费电子产品（如打印机、扫描仪等）、计算机网络（较早的计算机网络中用于连接调制解调器）、科研设备（如示波器、频谱分析器等）以及汽车电子（用于诊断系统）等领域。

2.串口通讯更新字库

在STM32之LCD屏GBK字库制作与调用中介绍了字库的制作、烧写以及调用方式。但上述使用方法是将字库文件分割为多个数组直接写入。该方法适用于单个字库且字库文件相对较小的情况下进行烧写。本次将介绍利用串口通讯协议，实现串口方式下载更新字库文件。如下图所示：
在这里插入图片描述

2.1 协议介绍

本协议采用发送–应答方式，每包数据固定4096字节(正文数据)，带异或校验；
协议格式：协议头 + 数据包大小 + 数据标志 + 数据包内容 + 异或校验值。数据均已16进制方式传输；
协议头：77 62 79 71 --字符串”wbyq”十六进制ASCII值；
数据包大小：固定两字节，高位在前；
数据标志：01 —实体内容；
02 —应答信息；
数据包内容：要发送的实际内容，单包数据正文最大4096字节；
异或校验值：对发送的内容进行异或；
编码格式：GBK/GB2312

示例1
发送内容：
应答信号：
示例2
发送内容：
应答示例：

2.2 协议数据解析示例

按照文件传输协议格式，解析串口发送的数据内容，通过形参返回解析得到的内容和长度。

/*
串口文件传输数据解析
形参：src --原始内容
      count --src的字节数据
      buffer --保存解析的内容
			buffer_len  --接收的实体内容长度
返回值：0成功，其它值--失败
*/
u8 Usart_DataGet(const u8 *src,u16 count,u8 *buffer,u16 *buffer_len)
{
				/*
				77 62 79 71 0 6 1 31 32 33 34 35 36 7 
			
				77 62 79 71 --协议头
				0 6 --内容长度
				1 --标志符
				31 32 33 34 35 36 --实际内容
				7 --异或校验值
			*/	
	if(count<8)return 1;//长度错误
	if(src[0]!='w' || src[1]!='b' || src[2]!='y' || src[3]!='q')
	{
		return 2;//协议头错误
	}
	u16 len=src[4]<<8|src[5];//数据长度
	if(len<=0 || len>4096)return 3;//数据内容长度错误
	*buffer_len=len;
	u8 xor=0;//保存异或校验值
	if(src[6]!=0x1)return 4;//数据标志位错误
	u16 i=0;
	for(i=0;i<len;i++)
	{
		xor^=src[7+i];
		buffer[i]=src[7+i];
	}
	if(xor!=src[7+i])return 5;//校验出错
	return 0;//数据接收正常
}

2.3 应答发送

/*
发送应答
*/
void Usart_SendAck(u8 stat)
{
	u8 data[10]={0x77,0x62,0x79,0x71,0x0,0x1,0x02};
	u8 xor=0;//保存异或校验值
	data[7]=stat;//应答状态
	xor^=stat;
	data[8]=xor;//异或校验值
	Usartx_SendData(USART1,data,9);//发送应答
}

2.4 字库更新

#include "stm32f10x.h"
#include "sys.h"
#include "beep.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "infrared.h"
#include "w25q64.h"
#include "at24c08.h"
#include "nt35310.h"
u8 Usart_DataGet(const u8 *src,u16 count,u8 *buffer,u16 *buffer_len);
void Usart_SendAck(u8 stat);
u8 buffer[4096];
u16 buffer_len;
int main()
{
	u8 key=0;
	Beep_Init();
	Led_Init();
	Key_Init();
	Usartx_Init(USART1,921600,72);
	TIMx_Init(TIM2,72,20*1000);
	printf("USART1初始化完成\r\n");
	u16 id=W25Q64_Init();
	printf("id=%#x\r\n",id);
	I2C_Init();//初始化硬件
	
	NT35310_Init();
	LCD_DisplayStr(100,200,16,"GBK Update:",RED);
	u16 i=0;
	u8 ret;
	u32 addr=0;
	char arr[100];
	while(1)
	{
		if(usart1_flag)
		{
			//usart1_rx_buff[usart1_cnt]='\0';
			//printf("usart1:%s\r\n",usart1_rx_buff);
			/*
				77 62 79 71 0 6 1 31 32 33 34 35 36 7  -->十六进制
			
				77 62 79 71 --协议头
				0 6 --内容长度
				1 --标志符
				31 32 33 34 35 36 --实际内容
				7 --异或校验值
			*/
			ret=Usart_DataGet(usart1_rx_buff,usart1_cnt,buffer,&buffer_len);
			if(ret==0)
			{
				//将字库信息写入到W25Q64
				W25Q64_KuaPageProgram_Erase(GBK_24_ADDR+addr,buffer,buffer_len);
				addr+=buffer_len;
				snprintf(arr,sizeof(arr),"%.1f KB",addr*1.0/1024);
				LCD_DisplayStr(100+11*8,200,16,arr,RED);
				LED1=!LED1;
			}
			Usart_SendAck(ret);
			if(buffer_len<4096)
			{
				printf("字库更新完成\r\n");
				LCD_DisplayStr(10,240,24,"串口字库更新应用示例",RED);
			}
			//printf("ret=%d\n",ret);
			usart1_flag=0;
			usart1_cnt=0;
		}
		
	}
}

2.5 字库更新运行效果

在这里插入图片描述

3 字库合并

若一次性需要烧写多个字库，则可以将多个字库合并为一个字库文件，代码实现如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
//字库合并
int main(int argc,char **argv)
{
	if(argc<3)
	{
		printf("运行格式:./app <字库文件1>、<字库文件2>、<字库文件3>....\n");
		return 0;
	}
	int i=0;
	char  *font_file[5];
	int file_cnt=0;
	unsigned int font_size[5];
	unsigned int font_count=0;
	int ret;
	for(i=1;i<argc;i++)
	{
		font_file[file_cnt]=argv[i];
		struct stat statbuf;
		ret=stat(font_file[file_cnt],&statbuf);//获取文件大小
		if(statbuf.st_size<=0 || ret)//保证能正常获取到文件大小
		{
			continue;
		}
		font_size[file_cnt]=statbuf.st_size;
		printf("字库文件%d：%s\t大小:%d byte\n",i,font_file[file_cnt],font_size[file_cnt]);
		file_cnt++;
	}
	if(file_cnt<2)
	{
		printf("合并文件少于2个，请检查要合并的文件是否正常\n");
		return 0;
	}
	const char *dest_file="font.bin";//合并后的目标文件
	//创建目标文件
	FILE *dest_fp=fopen(dest_file,"w+b");
	if(dest_file==NULL)
	{
		printf("目标文件%s文件创建失败\n",dest_file);
		return 0;
	}
	char buffer[4096];
	int size=0;
	int j=0;
	//打开文件
	for(i=0;i<file_cnt;i++)
	{
		FILE *fp=fopen(font_file[i],"rb");
		if(fp==NULL)
		{
			printf("%s 文件打开失败,请检查文件是否正常\n",font_file[i]);
			return 0;
		}
		printf("字库文件%d正在写入....\n",i+1);
		printf("文件大小:%d\t,写入的起始位置:%d\n",font_size[i],font_count);
		while(1)
		{
			size=fread(buffer,1,sizeof(buffer),fp);//读取源文件内容
			fwrite(buffer,size,1,dest_fp);//将内容写入到新文件中
			font_count+=size;
			if(size!=sizeof(buffer))break;
		}
		if(size%1024)//保证每次写入为1024的倍数
		{
			char data=0;
			//不足1024用0补齐
			for( j=0;j<1024-size%1024;j++)
			{
				fwrite(&data,1,1,dest_fp);
			}
			font_count+=j;
		}
	}
	printf("文件合并完成,合并后的文件为:%s,\t文件大小:%.1f MB\n",dest_file,font_count*1.0/1024/1024);
	return 0;
}