嵌入式技术及应用（STM32CubeMX版）课件 任务10 用空闲中断处理串口接收数据

任务10

用空闲中断处理串口接收数据任务要求STM32的PE0～PE7引脚上接有8只发光二极管控制电路，发光二极管采用低电平有效控制，编号为LED1～LED8。串口1作异步通信口，与计算机进行串行通信，计算机通过串口调试助手向STM32发送控制命令，控制发光二极管的点亮、闪烁和熄灭，STM32接收到控制命令后需用串口向计算机发送反馈信息，以便能在串口调试助手中显示相关信息。串口的波特率BR=115200bps，数据位8位，停止位1位。计算机的串口发送的控制命令以及调试助手中显示的数据如表所示，要求用STM23CubeMX生成初始化程序，然后在Keil中编程实现表的功能。任务要求表中，命令数据为16进制数，55AA为数据头，5A为数据尾，val表示用户输入的某个16进制数，例如，STM32的串口接收到0x55AA04055A，就需要用串口向计算机发送“执行命令4，收到数据05”。命令功能串口调试助手显示的数据55AA015ALED1亮，其他发光二极管熄灭执行命令1，LED1亮55AA025ALED1闪烁，其他发光二极管熄灭执行命令2，LED1闪烁55AA035ALED2亮，其他发光二极管熄灭执行命令3，LED2亮55AA04val5A点亮所有发光二极管执行命令4，收到数据val知识储备

1．串口的空闲中断STM32的串口支持多种中断，与串口接收相关的中断有8种，其中串口接收中断中最常用的是串口接收数据寄存器不为空（RXNE）中断和检测到空闲线路（IDLE）中断。串口接收数据寄存器不为空中断习惯也叫做串口接收中断。它的发生条件是，串口接收到了新的数据。因此，该中断发生后，STM32就可以从串口接收寄存器中读取新接收到的数据。检测到空闲线路中断也叫做空闲中断。它的发生条件是，串口接收完1字节数据后，数据线保持高电平（空闲）的时间超过传输1个字节数据所用的时间。

1．串口的空闲中断【举例】计算机用串口向STM32发送字符串“STM32”时，这5个字符是连续发送的，STM32接收这5个字符数据时也是连续接收的，STM32每接收到一个字符就会产生一次串口接收(RXNE)中断，但不产生IDLE中断，当这5个字符接收完毕后，接收数据线将在一个较长的时间内呈高电平状态，就会产生空闲(IDLE)中断。所以，IDLE中断的发生标志着一批连接数据接收完毕，如果我们把串口接收数据保存到某个缓冲区中，当IDLE中断发生后，我们就可以从缓冲区读取连接接收的一批数据。

2．HAL库中操作空闲中断的宏宏的用法宏__HAL_UART_GET_FLAG(__HANDLE__,__FLAG__)功能检测指定的串口中断标志是否置位。参数1__HANDLE__：串口的句柄，取值为变量huartx的地址，其中x为串口编号，值为1～5。参数2__FLAG__：所要检测的中断标志位，取值如表4-11所示。返回值所检测标志位的状态。值为SET或者RESET。（1）__HAL_UART_GET_FLAG(__HANDLE__,__FLAG__)宏2．HAL库中操作空闲中断的宏中断标志位（1）__HAL_UART_GET_FLAG(__HANDLE__,__FLAG__)宏中断源取值含义UART_FLAG_CTSCTS改变标志UART_FLAG_LBD检测到LIN断路标志UART_FLAG_TXE发送数据寄存器为空标志UART_FLAG_TC发送完成标志UART_FLAG_RXNE接收数据寄存器非空标志UART_FLAG_IDLE空闲线路标志UART_FLAG_ORE溢出错误标志UART_FLAG_NE噪声错误标志UART_FLAG_FE帧错误标志UART_FLAG_PE奇偶校验错误标志

2．HAL库中操作空闲中断的宏宏的用法宏__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(__HANDLE__)功能清除指定串口的空闲中断标志位。参数__HANDLE__：串口的句柄，取值为变量huartx的地址，其中x为串口编号，值为1～5。返回值无。（2）__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(__HANDLE__)宏【说明】在HAL库中，宏__HAL_UART_CLEAR_FLAG(__HANDLE__,__FLAG__)也是清除串口中断请求标志位，但该宏只能清除CTS、LIN、TC、RXNE等4个串口中断请求标志位，不能清除IDLE、ORE、NE、FE、PE等几个串口中断请求标志位。3．空闲中断的编程方法空闲中断可以采用中断方式编程，也可以采用查询方式编程，但都需要与RXNE中断一起编程，在实际应用中通常采用查询方式编程。采用查询方式的编程方法是，用变量aRxBuf作串口缓冲器，用来存放RXNE中断发生后串口所接收到的数据；用数组UserRxBuf[]作串口接收缓冲区，用来存放串口所接收到的一批数据；用变量UserRxCnt作接收数据计数器，用来记录所接收的数据个数，这个变量也是新接收到的数据在数组UserRxBuf[]中存放的位置。在RXNE中断中只负责接收数据，并将数据存放在数组UserRxBuf[]中，在应用程序中则查阅IDLE中断请求标志位是否置位，若已置位，则表明空闲中断已发生，就进行接收数据处理，数据处结束后再将IDLE中断请求标志位清0，表示本轮数据处理结束，禁止再进行数据处理。3．空闲中断的编程方法步骤（1）在main()函数的初始化部分的最后用HAL_UART_Receive_IT()函数使能串口接收中断，并指定接收缓冲区和接收数据的长度。（2）在串口接收中断回调函数HAL_UART_RxCpltCallback()中读取串口所接收的数据，并保存至用户串口缓冲区UserRxBuf[]中。（3）在main()函数的while(1)死循环中用__HAL_UART_GET_FLAG()宏读取IDLE中断请求标志，并判断其状态。若为复位状态，则结束串口接收数据处理工作；若为置位状态，则根据应用的需要对UserRxBuf[]中的数据进行对应的处理，处理结束后再用__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG()宏清除IDLE中断请求标志。3．空闲中断的编程方法12345678910111213141516171819202122232425262728293031#defineUSER_RX_BUF_LEN128uint8_tUserRxCnt=0;/*串口接收计数器*/uint8_tUserRxBuf[USER_RX_BUF_LEN];/*串口接收缓冲区,保存所接收的一批数*/uint8_taRxBuf; /*串口接收缓冲器，存放RXNE中断发生后串口所接收到的数据*//*main()函数*/intmain(void){…/*其他软硬件初始化*/ HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&aRxBuf,1);/*使能串口1接收中断，并指定接收缓冲区和接收数据长度*/ while(1) { if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE)!=RESET)/*判断是否是空闲中断(IDLE)发生*/ {/*此处添加对接收缓冲区的数据(UserRxBuf[]中的数据)进行处理的代码*/memset(UserRxBuf,0,UserRxCnt);UserRxCnt=0;/*串口接收计数值清0*/__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);/*清除IDLE中断请求标志*/} …/*其他事务处理*/}}/*串口接收中断回调函数*/voidHAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef*huart){ if(huart==&huart1)//判断是否是串口1 { UserRxBuf[UserRxCnt++]=aRxBuf;//持续接收数据 UserRxCnt%=USER_RX_BUF_LEN;//防超界处理 } HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&aRxBuf,1);//使能串口1接收中断，并指定接收缓冲区和接收数据长度}程序的框架结构：函数的用法（1）strstr()函数4．常用的串操作函数原型char*strstr(constchar*str1,constchar*str2);原型的位置string.h文件中功能求串str2在串str1中首次出现的地址。参数1被查找的目标串。参数2str2：所要查找的串。返回值若str2是串str1的子串，则返回str2在str1首次出现的地址。若str2不是str1的子串，则返回NULL。4．常用的串操作函数（2）memset()函数原型void*memset(void*buf,intval,intlen);原型的位置string.h文件中功能将存储区的内容设置成指定值。参数1buf：所要设置存储区的首地址。参数2val：所要设置的值。参数3len：所要设置存储区的长度。返回值函数的返回值为所设置存储区的首地址。函数的用法4．常用的串操作函数（3）strlen()函数原型vunsignedintstrlen(constchar*str);原型的位置string.h文件中功能计算串的长度。参数str：串的首地址。返回值串中的字符个数。函数的用法【举例】语句“len=strlen("STM32");”执行后，len的值为5。（4）sprintf()函数4．常用的串操作函数原型intsprintf(char*buf,constchar*format,[argument]);原型的位置string.h文件中功能将格式化数据保存至指定的缓冲区中。参数1buf：指向存放格式化数据的缓冲区的指针，即缓冲区的首地址。参数2format：格式化字符串。格式化字符串可以是需要原样输出的正常字符串，也可以是以%开头的格式规定字符，如%d、%s、%f、%x等。format参数的用法和要求与printf()函数中的format参数的用法和要求完全相同。函数的用法4．常用的串操作函数（4）sprintf()函数原型intsprintf(char*buf,constchar*format,[argument]);参数3argument：所需输出的参数。该参数是一个可选的系列参数，参数的个数、顺序必须与format参数中的格式规定字符的个数、顺序相同，且各参数之间需用“,”符号分开。argument参数的用法和要求与printf()函数中的argument参数的用法和要求完全相同。返回值若写入成功，则返回实际写入缓冲区的字符个数。若写入失败，则返回-1。函数的用法4．常用的串操作函数【说明】（1）sprintf()函数的功能和用法与printf()函数非常相似，两者的差别是，printf()函数是向标准的输出设备（显示器）输出格式化字符串，而sprintf()函数则是向指定的缓冲区（数组）输出格式化字符串。（2）若程序中使用了sprintf()函数，则需在程序文件的开头处包含头文件stdio.h。（4）sprintf()函数实现方法与步骤与任务9相比，任务10的硬件电路增加了8只发光二极管控制电路，任务10的硬件电路：

1．搭建电路

2．生成硬件初始化代码相对于任务9而言，任务10中增加了PE0～PE7，其初始化代码可在任务9的基础上产生，其生成过程如下：步骤（1）在“D:\ex”文件夹中新建Task10子文件夹。（2）将任务9的STM32CubeMX工程文件Task9.ioc（位于“D:\ex\Task9”文件夹中）复制到Task10文件夹中，并将其改名为Task10.ioc。（3）双击Task10.ioc文件图标，打开任务10的STM32CubeMX工程文件。

2．生成硬件初始化代码步骤（4）按照任务2中介绍的方法将PE0～PE7设置为输出口，输出电平为高电平、推挽输出、无上拉电阻也无下拉电阻、高速输出、无用户标签。（5）保存STM32CubeMX工程文件，然后在工程窗口中点击“GENERATECODE”按钮，STM32CubeMX就会生成任务10的初始化代码。

3．编写数据接收程序本任务中，我们将数据接收程序放在自定义文件Serial.c中步骤（1）在“D:\ex\Task10”文件夹中新建User子文件夹，用来保存用户程序文件。（2）打开“D:\ex\Task10\MDK-ARM”文件夹，然后双击文件夹中的Keil工程文件Task10.uvprojx，打开任务10的Keil工程。若任务10的Keil工程已打开，则跳过此步。

3．编写数据接收程序步骤（3）在Keil工程中新建User工程组，其方法如下：第1步：在“Project”窗口中点击“Project:Task10”前面的“+”号，将工程展开。第2步：用鼠标右键点击“Task10”，在弹出的快捷菜单中点击“AddGroup”菜单项。第3步：分2次用鼠标点击“NewGroup”组名（注意：不是双击），将光标移至组名中，再将组名修改为“User”，然后用鼠标点击窗口的任意地方。3．编写数据接收程序步骤（4）在Keil中新建Serial.c文件和Serial.h文件，并保存至D:\ex\Task10\User文件夹中。（5）在Serial.c文件中定义串口接收缓冲区数组UserRxBuf[]、接收数据计数器UserRxCnt、串口接收缓冲器aRxBuf，并重定义fputc()函数和串口接收中断回调函数HAL_UART_RxCpltCallback()。（6）在Serial.h文件中添加3个全局变量UserRxBuf[]、UserRxCnt、aRxBuf的说明。3．编写数据接收程序步骤（7）将Serial.c文件添加至User组中。其方法如下：第1步：在Project窗口中用鼠标右键点击“User”组名，然后在弹出的菜单中点击如图所示的“AddExistingFilestoGroup‘User’”菜单项，打开如图所示的添加文件对话框。3．编写数据接收程序步骤第2步：在添加文件对话框中点击“文件类型(T)”下拉列表框，从中选择“CSourcefile(*.c)”列表项，再在“查找范围(I)”下拉列表框选择Serial.c文件存放的文件夹“D:\ex\Task10\User”，“查找范围(I)”下面的列表框中就会显示Serial.c文件。第3步：在添加文件对话框中点击Serial.c文件（图中的第3处），对话框的“文件名(N)”文本框中就会出现我们所选择的文件，再点击“Add”按钮，将Serial.c文件添加至User组中，此时User组的前面会出现“+”加号。第4步：关闭添加文件对话框。第5步：在Project窗口中点击“User”组名前的“+”号，就可以看到Serial.c文件位于User组中，表明Serial.c文件添加成功，如图所示。3．编写数据接收程序添加文件对话框文件添加的结果

4．编写数据处理程序将上述代码按照程序编写规范的要求添加至main.c文件的对应处，我们要以发现以下现象：（1）在“#include“Serial.h””语句前有一个“X”符号，将鼠标移至该符号出会出现“fatalerror:‘Serial.h’filenotfound”的提示。main.c文件中的用户应用程序

4．在main.c文件中编写应用程序（2）编译程序时输出窗口中会出现如图所示的错误提示。上述提示的含义是，没找到头文件Serial.h。其原因是，Serial.h文件所在的文件夹“D:\ex\Task10\User”并不是工程的头文件所在文件夹，解决问题的方法是，在任务10的Keil工程中增加Serial.h文件所在的文件夹。main.c文件中的用户应用程序5．增加include目录步骤第1步：在Keil窗口中单击图标工具按钮“

”，打开如图所示OptionsforTarget对话框。第2步：在第一步所示对话框中点击“C/C++”标签，再点击includePaths后面的“

”按钮，打开如图所示的FolderSetup对话框。5．增加include目录步骤第3步：在FolderSetup对话框中点击插入图标按钮“

”，在列表框中插入一个空白行，然后点击空白行后面的“

”按钮，打开如图所示的“选择文件夹”对话框。第4步：在选择文件夹对话框中的地址栏中选择文件夹“D:\ex\Task10”（参考右图），对话框的列表框中就会显示“D:\ex\Task10”文件夹中的内容，然后在列表框中点击“User”文件夹名（图中第2处）再点击“选择文件夹”接钮，返回至第二步所示对话框中。5．增加include目录步骤第5步：在第2步所示对话框中点击“OK”按钮，再返回第1步所示的FolderSetup对话框中。第6步：在FolderSetup对话框中点击“OK”按钮，完成头文件位置的设置。

6．调试与下载程序步骤（1）按照前面任务中介绍的方法编译连接程序，并调试程序直至程序正确无误。（2）将程序下载至开发板中，并运行程序。（3）打开串口调试助手，并按图所示设置好串行通信参数，其中数据按Hex发送。6．调试与下载程序步骤

（4）