一、串口啟用流程

開講前，先找?guī)卓钚酒拇赿emo程序瞄一眼。

依次有STM32的V3.5標(biāo)準(zhǔn)庫、nRF52832的官方demo以及51核的STC15系列單片機(jī)的官方DEMO。

從以上的部分demo例程來看，在啟用串口的時候，需要配置的那幾個參數(shù)有波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位等，從demo的源碼中也是能夠體現(xiàn)出來的。

而略有不同的是，在引腳配置靈活的ARM中，需要針對引腳進(jìn)行配置。

二、驗(yàn)證輸入輸出

完成了串口的初始化，即可對輸入輸出進(jìn)行操作，來驗(yàn)證串口是否可以正常的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

一般的，最直接的方式就是向輸出寄存器寫入數(shù)據(jù)，就可以讓芯片去完成UART信號輸出到對應(yīng)的引腳上。

如下圖依次有STM32的V3.5標(biāo)準(zhǔn)庫、nRF52832的官方demo以及51核的STC15系列單片機(jī)的官方DEMO。

驗(yàn)證串口的輸出，即在串口初始化成功后，對串口的輸出寄存器寫入數(shù)據(jù)，而芯片引腳則使用USB轉(zhuǎn)TTL模塊連接，USB端插入計(jì)算機(jī)的USB口，利用計(jì)算機(jī)的串口助手軟件實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的收發(fā)。

三、調(diào)試-輸出

開發(fā)調(diào)試過程中，輸出的內(nèi)容基本上就是想查看的變量值、代碼的執(zhí)行位置跟蹤、算法或者某些運(yùn)算的結(jié)果等等。這些輸出，僅用于調(diào)試階段，而在人機(jī)調(diào)試過程中，使用計(jì)算機(jī)的串口助手軟件進(jìn)行交互，則輸出的數(shù)據(jù)應(yīng)該便于識讀和判斷。

1. C庫函數(shù)printf格式輸出重定向到串口輸出

輸出串口數(shù)據(jù)過程中，需要向寄存器逐字節(jié)傳入數(shù)據(jù)的，而在傳送之前必不可少的，就是將要發(fā)送的數(shù)據(jù)、字符放到同一個Buffer后，執(zhí)行輪詢的方式傳送直到buffer內(nèi)容全部被傳送。

而這個“放”的過程也是需要做些計(jì)算、判斷，尤其是增加必要的字符來描述輸出信息，保證信息的可識讀。

在C標(biāo)準(zhǔn)庫printf函數(shù)就有格式輸出的功能，利用這個接口更便于調(diào)試輸出這個過程。

這就需要將printf函數(shù)重定向到串口輸出上！

實(shí)現(xiàn)重定向只需3步：

1. Options for target選項(xiàng)卡內(nèi)勾選UseMicroLIB
2. • 在串口實(shí)現(xiàn)的 .c文件內(nèi)，將stdio.h文件和stdarg.h文件包含進(jìn)來* *
3. 重新定義int fputc函數(shù)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

完成以上3步，即可利用printf函數(shù)來格式化輸出，并且能夠在串口上接收到。

2. ANSI C標(biāo)準(zhǔn)中有幾個標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定義宏：

LINE ：源代碼中的行號（字符串形式）

FILE ：當(dāng)前*.c源碼文件的文件名（字符串形式）

DATE ：編譯日期（字符串形式）

TIME ：編譯時間（字符串形式）

STDC ：當(dāng)要求程序嚴(yán)格遵循ANSI C標(biāo)準(zhǔn)時該標(biāo)識被賦值為1；

__cplusplus：當(dāng)編寫C++程序時該標(biāo)識符被定義。

有了上一步實(shí)現(xiàn)printf函數(shù)的重定向到串口后，基本就可以完美使用串口進(jìn)行調(diào)試程序。

調(diào)試過程中可利用ANSIC標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)置宏，比如__LINE__可以很方便跟蹤代碼執(zhí)行到哪一行。

四、調(diào)試-輸入

串口的接收，有輪詢、中斷、DMA等方式。

輪詢方式，特點(diǎn)是消耗芯片資源，否則容易丟數(shù)據(jù)；

中斷方式，特點(diǎn)是響應(yīng)快、資源占用低；

DMA方式，各個芯片的配置不同而無法每款芯片都有該功能，所以代碼兼容性可移植性較差。

一般地，對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷時，如果是輪詢的方式，則直接在收到后即判斷；中斷和DMA方式，都可以考慮存到buffer后再分析處理。

五、初見數(shù)據(jù)協(xié)議解析

如果是簡單幾個字符的指令，可以用上述那樣簡單判斷，但是在稍微中等級別的工程項(xiàng)目中，用那樣的方式都已經(jīng)很不便于處理和擴(kuò)展了。

比如有一串?dāng)?shù)據(jù)，并且長度不確定，將會超過10個字節(jié)、20個字節(jié)、100個字節(jié)甚至更多，那么這時候就必須使用協(xié)議解析的方式。

通常的，數(shù)據(jù)協(xié)議都會有協(xié)議頭、長度、校驗(yàn)、數(shù)據(jù)內(nèi)容等部分組成，數(shù)據(jù)將以包的形式進(jìn)行收發(fā)，這時候使用解析的方式，對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析。

這就是廣泛使用的“ 起始式協(xié)議 ”。

實(shí)際的產(chǎn)品中有IC/ID讀卡器模塊的接口協(xié)議：

也有使用在PM2.5傳感器上的：

這些都屬于開發(fā)的模塊產(chǎn)品，對外使用串口通信，并且數(shù)據(jù)協(xié)議采樣了“起始式”的幀結(jié)構(gòu)模式。