代码收藏家技术教程 2023-04-10

第十三届蓝桥杯嵌入式串口竞赛

串口简介

区分UART、TTL、RS-232、RS-422、RS-485（客观题会考）

CUBMAX初始化

库函数讲解：（下面的好像是从b站小蜜蜂的视频里面截取下来的图片）

串口简介

串行通讯接口，简称串口。即数据在通信线上一次传输一位，按先后一定顺序传输。我们通常所说的单片机串口准确来说应该是串行异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART），使用TTL电平。常用两根数据线，即TXD和RXD，配合GND至少需要三根线即可进行通信。以下除特殊说明，串口均指代单片机UART串口

串口信息以数据线上的高低电平表示，高电平为1，低电平为0

图1 串口时序图

图1为数据线上典型时序图，数据线空闲时为高电平，以一位低电平最为起始（除特殊说明，串口大部分都是一位起始位），而后以先传输低位，再传输高位的方式发送数据位，最后以高电平为数据停止位（常用1位停止位，也有2位和1.5位等）。数据位长度此处为8位，但不一定是8位，也会有7位、9位等，有时也会包含有奇偶校验位（校验位实际上就是数据的最后一位，但通常不算在数据位里）。上图所示即我们常用的8位数据位，无校验，一位停止位的串口格式

最为异步通信接口，串口不具有时钟线，所以需要在通信双方设置数据位长度，即电平持续时间，其倒数为电平转换的频率，这一参数即为波特率（但注意，波特的概念并不是位的概念，此处按下不表）。例9600波特率即为电平改变频率为9600Hz，电平持续时间1/9600秒，则一秒最多传输9600/(1+8+1)=960个字节（不严谨，但差不多）

因串口发送数据线与接收数据线分离，其为全双工接口，串口最少使用三根线即可完成通讯，但除这三根线外还可以有硬件流控RTS、CTS等，我没用到过，具体我也不是很清楚

区分UART、TTL、RS-232、RS-422、RS-485（客观题会考）

UART即使用TTL电平的串口，TTL是电平形式，通常低于0.8V为低电平，高于2.4V为高电平，不是协议格式，但我们有时也常说TTL串口，以区分RS-232串口

RS-232串口数据格式与上文介绍的UART串口基本一致，但是电平不一样，通常以-3V至-15V为逻辑1，3V-15V为逻辑0，与UART不可混接，有烧板子的风险

RS-422常用4线制和2线制，4线制发送和接收均有两根线，两根线上为差分信号，增加传输距离，全双工。2线制的两根线上为差分信号，同时只能做为发或者收，半双工

RS-485为422的改进版本，最少可用两根线通信，因为使用差分信号，不使用地线也可正常通信，但不建议，半双工

CUBMAX初始化

串口需要配置的地方不多，Mode中间设置成异步通信，在配置一下波特率，停止位，效验位。一般来说只需要配置波特率就ok。

库函数讲解：（下面的好像是从b站小蜜蜂的视频里面截取下来的图片）

*pData：发送的数据的地址

Size：发送的数据的大小

Timeout：发送数据最大时间

上图中是发送完成一半中断回调函数，不是一般。

代码讲解：

编写代码之前先讲几个我们需要用到的c函数；

sscanf：解析链接可以将串口接收到的数据变成你想要的格式、样式

strcmp：解析链接可以比较两个字符串是否一样（两个字符串自左向右逐个字符相比（按 ASCII 值大小相比较），直到出现不同的字符或遇 \0 为止，所以最后需要流出一个空来告诉函数停止比较。）

memset：解析链接可以用于将一个数组清除，比如串口接收缓存，我们接收结束就可以将他全部置0；

sprintf：解析链接可以格式化输出

中断接收函数：

HAL_UART_Receive_IT(&huart1,Rx_Data,5);
开启中断接收函数，参数： *pData：接收的数据的存放地址        Size：接收的数据的大小
每当串口接收到Size个数据就会显示接收完成，进入中断。


unsigned char Rx_Data[20];
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	sprintf((char *)LCD_dispaly,"%5s",Rx_Data);
	 LCD_DisplayStringLine(Line4,LCD_dispaly);	
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1,Rx_Data,5);
}

阻塞发送函数：

HAL_UART_Receive_IT(&huart1,Rx_Data,10);



unsigned char Tx_Data[20];
unsigned char Rx_Data[20];

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	sprintf((char *)LCD_dispaly,"%5s",Rx_Data);
	LCD_DisplayStringLine(Line4,LCD_dispaly);	
	
	sprintf((char *)Tx_Data,"%10s",Rx_Data);
	HAL_UART_Transmit(huart,Tx_Data,10,20);
	
	
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1,Rx_Data,10);
}

将串口接收的数据发送到PC机

一些复杂一点的串口数据处理：

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	sprintf((char *)LCD_dispaly,"%s",Rx_Data);
	LCD_DisplayStringLine(Line4,LCD_dispaly);	
	
	sscanf((char *)Rx_Data,"%3s%3s%4s",Tx_Data1,Tx_Data2,Tx_Data3);

//使用sscanf将串口接收到的数据Rx_Data里面的数据分配给Tx_Data1,Tx_Data2,Tx_Data3
//在第十二届主观题串口接收到车牌，停车时间这样多个内容的情况下就可以使用sscanf将内容分配给其他数组
	sprintf((char *)Tx_Data,"%s\r\n",Tx_Data1);
	HAL_UART_Transmit(huart,Tx_Data,5,20);
//将Tx_Data1的数据加上\r\n换行后发送到pc机，对应的Tx_Data1的数据也要加2.
	sprintf((char *)Tx_Data,"%s\r\n",Tx_Data2);
	HAL_UART_Transmit(huart,Tx_Data,5,20);
	sprintf((char *)Tx_Data,"%s\r\n",Tx_Data3);
	HAL_UART_Transmit(huart,Tx_Data,6,20);
	
	
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1,Rx_Data,10);
}

如果我们需要连续发送数据，但是怕上一次发送的数据在Rx_Data里面残留着，会影响下一次的数据。我们就可以调用函数memset将Rx_Data清空置0；

memset(Rx_Data,0,sizeof(Rx_Data));

如果我们需要比较两个字符串的内容是否一样就可以调用strcmp函数；具体代码看上面的链接，十二届主观题比较车牌号是否一样。

需要注意的是两个字符串自左向右逐个字符相比（按 ASCII 值大小相比较），直到出现不同的字符或遇 \0 为止，所以最后需要流出一个空来告诉函数停止比较。

比如串口第一次接收到一个字符串为“ASCLL”，我们将它放到数组Rx_Data1里面，串口第一次接收到一个字符串为“world”，我们将它放到数组Rx_Data2里面，我们需要比较两个数组是不是一样的，我们需要定义数组Rx_Data1和Rx_Data2的大小是多少呢，不是5，是6。最后需要流出一个空来告诉函数停止比较。

如果我们需要对串口接收到的数字进行运算

串口接收到的数字是以ASCLL码的方式显示的，我们接收到’0‘，进行’0‘*3的时候，实际进行的操作是0x30*3。所以我们需要对接收到的数据进行处理。