【教程】STM32串口设计与上位机对接技术

一、确定方案和目的

      使用ESP8266或者其它模块串口AT指令是比较常见，今天我们学习如何设计和使用AT指令，方案是：单片机STM32+串口通讯+AT指令+labview上位机，涉及STM32和Labview代码的完整串口数据通讯流程，具体要求如下：

任务：学会使用labview结合STM32语言实现AT指令数据通讯要求：  01.STM32串口基本配置、发送、接收数据的语法；  02.构建STM32单片机的AT指令处理体系  03.学会C语言的字符串处理函数strstr、strcmp函数、atoi函数使用;  03.实现AT接收、AT发送、AT的应答、实现灵活指令；  04.用ESP8266模块实现labview数据的接收和数据的处理；关键词：labview、STM32、ESP8266、strcmp函数、strstr函数、atoi、VISA备注1：手机微信可浏览相关高清图片；

二、串口通讯原理

01、串口通讯的底层基础驱动语法内容请自行查询相关教程网站，本教程着重介绍串口的思维方法是功能层面的设计；

02、串口通讯通常是存在3种方式：主动发送不接收，被动接收不发送，被动接收发送反馈；

03、主动发送不接收模式需要定义发送时间和间隔，如不定期的上传数据，不管对方是否收到；

04、被动接收不发送模式是单片机是主机的模式，需要解析接收到的内容，一般用到设置主机某些参数，比如ESP8266的设置wifi参数连接TCP服务器；

05、被动接收发送反馈模式是比较常用的应答模式，保证通讯双方的数据正常；

06、产品通常需要获取数据和设置数据两个操作，而且字符长度不固定，比如Modbus协议和AT指令，RTU模式和ASCII模式；

三、STM32串口注意事项

if(strcmp(usercmd,'AT')==0)if(strstr(USART2_RX_BUF,'AT+SetDAC')!=NULL)     strbuf = user_after(USART2_RX_BUF,'AT+SetDAC=');    USART2_RX_BUF[uart2_i-2]='\0';

        AT指令不固定长度，串口接收函数需要获取到接收的起点终点和长度，同时需要有错误处理、超时恢复机制、超长恢复机制；

        接收指针 uart_i 是存到字符串数组的指针，接收到数据就会加一移动一位，错误会进行指针清零，数据安全的化建议重置覆盖防止内存泄露；

        识别特定规律的字符串指令，AT指令的识别原理是if(当前字符和上一个字符==回车键)，识别到回车键只能说明收到一条符合规则的未知指令，这时需要通知进程来处理这个指令；

     USART_RX_STA 标记放在主程序的while中处理，也可以放在中断中处理，建议尽量不要在串口中断中处理；

        收到的未知指令需要识别是具体含义，这里的指令有固定字符的控制指令，有灵活可变的不固定字符的参数传递指令；

        指令有固定字符的控制指令只需要用strcmp函数识别即可，注意函数不能识别回车，所以在收到字符后指针-2再添加字符结束符号；

        指令不固定长度字符的配置指令，需要用strstr函数识别前部分的字符，还要剪切出后面的数据来换算，最后再赋值，比如设置输出电压函数，同样注意strstr函数不能识别回车，所以在收到字符后指针-2再添加字符结束符号；

四、STM32串口收发代码(部分)

#include 'stm32f10x.h'#include 'stdio.h' #include 'string.h'   //strstr strlen  strcmpchar USART2_RX_BUF[200]='';     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.u8   uart2_i=0;  u16  USART2_REC_LEN=4;  u16  USART2_RX_STA=0;                   //串口字节指针 //接收字节长度//接收状态标记    char * user_after(char *instr,char *markstr)//输入源字符串和目标字段，输出目标字段后面的字符{//剪切处理字符串（指针方法）  char *p;  int i;  if(strstr(instr,markstr)!=NULL){ p=strstr(instr,markstr);  i=strlen(markstr); p+=i;  return p;  } else{ p=NULL; }}
int main(void){  float i=0.0f;  串口初始化();        //串口初始化   while(1)   {      if(usercmd_en==1)  //   需要重新定义 USART2_RX_STA       {   //  usercmd 需要重新定义 USART2_RX_BUF         if(strcmp(usercmd,'AT')==0)        printf('ok\r\n');  //应答测试指令        if(strcmp(usercmd,'AT+GetADC')==0) printf('CH1=%f \r\n',读取到的数据);                //读取参数类           if(strstr(USART2_RX_BUF,'AT+SetDAC')!=NULL){      //参数设置类 strbuf = user_after(USART2_RX_BUF,'AT+SetDAC='); i0buf=atoi(strbuf);       设置模拟输出函数(i0buf); } usercmd_en=0; } } }
void USART_IRQHandler(void)                  { u8 r;//串口2中断服务程序（正常）字符限制，有结束字符检测，未加入超时清空缓存区  if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)//接收中断 { r =USART_ReceiveData(USART2);//(USART2->DR); //读取接收到的数据    USART2_RX_BUF[uart2_i++]=r;    if(uart2_i>200)uart2_i=0;                          //数据超过长度    if(r=='\n' && USART2_RX_BUF[uart2_i-2]=='\r')      //判断是否回车，可加入CRC    { USART2_RX_BUF[uart2_i-2]='\0'; //加结束符号，将数据去掉回车符号 USART2_REC_LEN=uart2_i-2; //记录字符长度        USART2_RX_STA=1;                               //接收到一条未知数据需要处理，#define usercmd_en   USART2_RX_STA 重定义为 uart2_i=0; //清零索引指针 } } }

        代码的调试推荐使用编译器软件加仿真模拟软件的方法，然后再实际下载到STM32调试结合串口助手，当串口助手数据不正常要尝试使用逻辑分析仪来观察串口数据波形；下图是仿真软件仿真STM32串口调试

五、上位机串口数据对接

       Labview串口读取最常用的方式是轮询查询读取缓存区的数据（架构代码1），只要将轮询时间调整合适就能实现正常数据接收，只要时间合适接收就没问题，时间合适就可以！

        通过架构代码1来分析轮询读取串口数据的问题：

       在现实应用中串口控制通常是不规定长度的指令，那么运用代码1模式接收数据会出现：短指令正常，长指令出错的情况。那按照最长指令计算等待时间，会发现等待时间变长不能满足响应时间的要求。

01、如何在不影响<实时响应>性能的情况下<适应不同长度>的指令？

02、按照代码2的思想是：运用上位机等待中断方式，独立一个进程作为生产者，短时间接收数据，然后将相邻有效数据拼接起来验证，接收为空时清空缓存（可在代码2中添加验证成功时清空缓存）。

03、接下来进行上位机的实例介绍，选择有成熟协议的ESP8266无线模块进行上位机AT指令的对接：

01、ESP8266AT指令的代码举例，主要是labview发送给主机指令，主机应答到接收数据框，调试助手需要清空接收；

02、该代码是笔者小白级别最初设计，存在缺陷，需要把串口接收功能和用户事件结构设计成两个独立的进程；

03、可以参考使用该labview结构来设计STM32的AT指令对接上位机，注意事件结构进入指定事件一定取消锁定选项不要锁定前面板（锁定后所有前面板局部变量冻结不再实时更新），如果对应事件中用到局部变量数据，会有计算出错现象，还不容易查找错误点，建议尽量多使用数据流设计，减少局部变量的使用；

六、相关参考文章链接

01、labview串口异步同步接收数据技术

02、STM32串口例程之ESP8266

03、C语言字符串处理函数string语法解析

七、声明

01、本教程STM32代码是修饰后的代码，思维模式和方案方法，存在错误仅供参考；