stm32利用串口中断完成数据收发（Develop文章2.1）

绿竹巷人

分类：硬件电路

个人专栏：移动机器人—下位机开发

发布时间 2021.10.20阅读数 3629 评论数 0

描述

这一篇文章是关于stm32的串口中断学习，主要是利用CubeMX对stm32进行配置，使用串口消息收发，完成一些传感器的消息接收。

本篇文章最后能达到的效果就是，可以向单片机发送需要的数据，并可以从连接在单片机上的传感器上，返回检测到的结果

研发平台：淘宝上购买的野火店铺的一款单片机，名字叫骄阳开发板，核心芯片是
stm32F407IGT6
开发器件：本文还使用了一种传感器，是在淘宝上购买的，是NFC卡识别模块。需要链接的话可以私信我，在这里就不贴出来了。

学习步骤

各个传感器是如何工作的，它们如何连接到stm32上
对传感器进行设置
在单片机上设置usart端口
连接传感器
进行测试

传感器厂商一般会提供的：
针对购买到的传感器，厂商一般会提供一本说明书，及能够正常打开它所需的驱动软件，及厂商提供的界面软件。通过界面软件，可以完成一些传感器最基本的调用及测试需求。
关于如何学习购买到的传感器模块：
查阅说明书，首先要确定一些基本信息：多少V供电？通信的各个参数是什么？这样可以保证我们能顺利的将模块连接到单片机上。
接下来我们还需要确定的是，与模块的通信指令是什么？这些通信指令及格式一般都是由制造模块的厂商设定好的，我们不能更改也无需更改，只需要会用即可。
最后我们需要了解的是，传感器是如何检测信息的？这涉及到是否我们需要额外的操作，例如NFC卡识别模块就额外需要对空白卡片进行读写。检测到的信息，该如何解析成我们需要的数据？
NFC模块

1. 学习
首先我买到的NFC模块的类型是——串口UART TTL接口，也就是说该模块是通过串口通信TTL电平的方式与单片机完成通信的。

该模块上留有四个管脚，分别写着：GND、B/RXD、A/TXD、VCC。查阅说明手册，我们得知该模块使用的是串口通讯。模块标配 3.6V-5V 供电，一般 5V 供电，TTL 电平(0~3.3V), 初始波特率是 9600，8 位数据位，1 位结束位,无奇偶校
验。模块默认为读写模式，可以发命令切换为只读模式，模式配置会保存，只读模式下模块会
主动发送识别到的卡 UID 卡号。

2. 目标

我们希望达到的效果，就是当卡片靠近我们的模块时，我们可以自动的得到卡片的信息和ID。

3. 研发

了解到这些，我们可以开始配置这个NFC模块了

首先我的手上是有这样一个模块，该模块是TTL转USB的。我们将NFC模块连接到这个串口转USB模块上，再将USB接口连接到电脑上，就可以正常和串口进行通信了。
连接的方式如下：
NFC模块的RXD——转换模块的TXD
NFC模块的TXD——转换模块的RXD
NFC模块的GND——转换模块的GND
NFC模块的VCC——转换模块的VCC
将USB接口连接到电脑上后，我们应该能正常看到出现一个新的COM口，转换模块的状态灯是正确的。
接下来，我们打开了官方提供的UI软件，根据说明书所说，该模块默认的模式是读写模式。因此我们在软件中找到了一个按钮——“一键读卡”。该模块有一些安全性的设置，例如验证模式需要输入对应的密码KEYA和KEYB等。这里，不对这些特殊内容进行过多介绍。事实上在我开发的过程中，这些设置也一直是保持默认状态没有更改的。我们这里只讨论一些和项目有直接关联的知识。
我们点击“一键读卡”，在软件窗口中传感器返回了这样的数据“00..00”（一共32个0）。按照说明书上所说，我们目前读取的是块号1上的数据。
什么意思呢，我们这样理解，该模块内部实际上有64个数据块，每个数据块上呢又有16个字节的数据。我们刚刚读取到的32个0都是十六进制下的数据，一个字节等于8位二进制，也就等于2位十六进制的数据。
根据我们的目标，我们需要卡片在靠近识别模块时，自动的返回卡片ID。如果我们在块号1上，写上数据，并且设置识别模块的运行模式为，自动读取固定块号的数据的模式。当我们拿到指定块号的数据后，再对数据进行解析，我们不就可以实现我们的目标了吗
因此我们可以这样做：往空白卡片的块XX上，写上一个数据XX。随后将模块设置为自动读取块XX的模式，最后再在单片机收到数据时，将数据解析出来得到数据XX。这就是我的完整逻辑了。我的实际做法是，我有100张卡，在每个空白卡片的块01上，写上截然不同的标识。例如，我们往第90个卡片的块01写上了数据“00..005A”（30个0+5A），这实际上就是16个字节的数据，只不过前15个字节的数据是0.

研发步骤

像之前一样，打开CubeMX工程，找到你使用的芯片并新建工程
翻阅数据手册，找到USB转串口的端口，该端口用于消息的发送及接收；我们从数据手册中发现，该端口是PB6和PB7。
另外我们还需要另外一组USART端口，用于接收NFC模块的数据。经过翻阅手册，我们发现这两个端口是PC6和PC7。
我们在CubeMX界面左侧的“Connectivity”中找到“USART1”和“USART6”，将它们的Mode选项从“Disable”变为“Asynchronous”，并且注意，将“USART6”的“Baud Rate”波特率从默认的“115200”变为“9600”（NFC模块手册标注了这项信息）
按照之前的设置生成代码，得到工程

接下来，在工程中做出如下的修改
在usart.c中的头文件用户定义部分添加

 #include "stm32f4xx_hal.h"
 #include <stdio.h>

在usart.c用户代码部分添加

 int fputc(int ch, FILE *f)
 {
   HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
   return ch;
 }
 int fgetc(FILE *f)
 {
   uint8_t ch = 0;
   HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
   return ch;
 }

在main.c中的头文件用户定义部分添加

 #include <stdio.h>
 #include <string.h>

 #define RXBUFFERSIZE  256     
 char info_buffer[RXBUFFERSIZE];   
 uint8_t aRxBuffer;            
 uint8_t Uart1_Rx_Cnt = 0;    

 #define CARD_BUFFER_LEN 16
 uint8_t card_buffer[CARD_BUFFER_LEN];
 uint8_t Uart6_Rx_Cnt = 0;

在main.c中的主函数用户定义部分添加

 HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);
 HAL_UART_Receive_IT(&huart6, card_buffer, CARD_BUFFER_LEN);
 printf("hello! FUXI ROBOT!\n");

在main.c中的用户代码定义部分添加

 void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
 {
   UNUSED(huart);
     if (huart == &huart1)
     {
         if(Uart1_Rx_Cnt >= 255)
         {
             Uart1_Rx_Cnt = 0;
             memset(info_buffer,0x00,sizeof(info_buffer));
             HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"Data overflow!", 10,0xFFFF);     

         }
         else
         {
             info_buffer[Uart1_Rx_Cnt++] = aRxBuffer;  

             if((info_buffer[Uart1_Rx_Cnt-1] == 0x0A)&&(info_buffer[Uart1_Rx_Cnt-2] == 0x0D)) 
             {
                 HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&info_buffer, Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); 
                 while(HAL_UART_GetState(&huart1) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX);
                 Uart1_Rx_Cnt = 0;
                 memset(info_buffer,0x00,sizeof(info_buffer)); 
             }
         }
         HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1); 
     }
     if (huart == &huart6)
     {

         uint8_t card_id = card_buffer[15];
         printf("read card %d!\n", card_id);
         HAL_UART_Receive_IT(&huart6, card_buffer, CARD_BUFFER_LEN);
     }
 }

以上代码的添加位置的截图如下。
在usart.c中添加

在main.c中添加
将模块的RXD接到stm32的TXD（PC6管脚）上，将模块的TXD接到stm32的RXD上（PC7管脚）上，然后模块GND和VCC分别接到stm32的GND和5V上，这样完成了模块的连接
将单片机与电脑，通过USB转串口那条线连接起来（USB接口接到电脑上），打开串口助手并打开端口。按下复位键串口会返回我们设置好的信息。将写好的卡片放在模块上，模块会返回卡片的标号，我们在空白窗口写下我们想对单片机发送的字符串，勾选“发送新行”并点击“发送数据”，stm32会将信息原封不动的返回。于是我们完成了这项工作的开发与学习。