怎样通过串口助手向STM32发送特定的指令实现对LED灯的控制呢

USART串口通讯实验篇2——指令控制LED灯实验

1. 实验准备

软件：Keil μVision5 v5.33（MDK5），串口助手XCOM V2.6
环境：Windows10 Enterprise x64
芯片：STM32F406ZGT6
设备：正点原子STM32F4探索者开发板
仿真器：ST-Link
参考手册：
[野火EmbedFire]《STM32库开发实战指南——基于野火霸天虎开发板》
[正点原子]STM32F4开发指南-库函数版本_V1.2
[ST]《STM32F4xx中文参考手册》
[ST]《STM32F407xx》
2. 实现功能

通过串口助手向STM32发送特定的指令，实现对LED灯的控制。
如：
发送字符“1”-----》LED1亮
发送字符“2”-----》LED2亮
发送字符“3”-----》LED1&LED2亮
发送字符“4”-----》LED1灭
发送字符“5”-----》LED2灭
发送字符“6”-----》LED1&LED2灭
3. 硬件设计流程

查阅开发板手册以及芯片手册非常重要！

• 根据实验1《USART串口通讯实验篇1——中断接收与发送》配置好USART通讯串口，本实验中，仍然使用USART1 PB6PB7引脚。
  
• 查阅“正点原子”探索者F4开发板硬件电路，找到LED灯所对应的引脚。
  
  

小结：由硬件连接图与电路设计图可以看出，LED1与LED2连接于芯片的PF9与PF10端口，在软件设计时需要对这两个GPIO进行初始化设置。
由电路设计图可以看出，如果PF9与PF10端口为高电平（3.3V），则没有电压流过LED灯管，只有当PF9与PF10为低电平时才有电流流过LED灯管，因此只有使用GPIO_ResetBits（）函数才可以点亮LED。
4. 程序设计流程

• 串口初始化时钟使能：RCC_APBxPeriphClockCmd();
  GPIO初始化时钟使能：RCC_AHBxPeriphClockCmd();
  
• 引脚复用映射：GPIO_PinAFConfig();
  
• GPIO端口模式配置：GPIO_Init();
  
• 串口参数初始化：USART_Init();
  
• 串口使能：USART_Cmd();
  
• 重定向printf与scanf函数；
  
• LED初始化：LED_Init();
  
  

5. 代码设计与分析

本实验设计分为三个部分：USART初始化子函数、LED初始化子函数，主函数。
1. 初始化USART
初始化USART串口函数：

void uart_init(u32 bound){
    //GPIO端口设置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义初始化结构体变量
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE);  //使能GPIOA时钟


RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE); //使能USART1时钟

//串口1对应引脚复用映射
GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_USART1);  //GPIOB6复用为USART1
GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource7,GPIO_AF_USART1); //GPIOB7复用为USART1

//USART1端口配置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;  //GPIOB6与GPIOB7
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //复用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;  //推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;  //上拉


GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);  //初始化PB6，PB7


    //USART1 初始化设置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; //波特率设置
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长为8位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);  //初始化串口1

    USART_Cmd(USART1, ENABLE);   //使能串口1

}
重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数：
在进行重定向函数编写时首先需要完成如下两个操作：
（1）在MDK5界面中点击“”图标，将“USE MicroLIB”打上勾勾。
（2）在定义文件中需要包含 #include “stdio.h” 头文件。

int fputc(int ch , FILE *f)
{
USART_SendData(USART1,(uint8_t) ch );

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
//USART_FLAG_TXE:发送数据寄存器中的数据有没有被取走
return (ch);
}


重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数：

int fgetc(FILE *f)
{
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
//USART_FLAG_TXE:发送数据寄存器中的数据有没有被取走
return (int)USART_ReceiveData(USART1);
}


关于重定向函数的一些解释：
对于上文重定向printf、scanf与getchar函数读者可能对此有疑惑，故在此做一下说明。
重定向：
就是指重新定义C库函数。对于printf（）函数而言，printf只是一个宏定义，实际上调用的是fputc（）函数，为了能够使用printf（）函数直接向串口发送数据，需要重定向fputc（）函数。同理，重定向scanf（）函数也是这个意思。
FILE *f是单片机函数重定向的固定用法，因为C语言和单片机对fputc（），fgetc（）函数的定义是不同的，在C中，标准的参数为int xxx , FILE *x，如果没有FILE *x 这个指针变量，则无法实现重定向，因此这是一个固定用法。
在定义函数时，FILE *x 这个指针变量必须有，但是函数主体中可以不使用。
2. 初始化LED

void LED_Init(void)
{      
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;


  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE); //使能GPIOF时钟


  //GPIOF9,GPIOF10初始化设置
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; //LED0和LED1对应IO口
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT; //普通输出模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //100MHz
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
  GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure); //初始化GPIO

  GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10); //GPIOF9,F10设置高，灯灭
}
3. 主函数
对于主函数的编写比较清晰，先对串口、LED进行初始化调用，然后使用Switch对串口接收到的信息进行匹配，从而执行相应的动作。
此外还可以额外定义一个全局函数Show_Message（）用来向串口发送提示信息。

static void Show_Message(void); //函数申明


int main(void)
{
    char ch; //开辟一个字符存储空间
delay_init(168); //延时初始化
uart_init(115200); //串口初始化波特率为115200
LED_Init();    //初始化与LED连接的硬件接口  
Show_Message(); //显示提示信息

while(1)
{
ch = getchar();
if(ch != '')
{
printf("接收到字符：%cn",ch);
}


switch(ch)
{
case '1':
GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);  //LED0对应引脚GPIOF.9拉低，亮 ，等同LED0=0;
break;

case '2':
GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_10);  
break;

case '3':
GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10);
break;

case '4':
GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);
break;

case '5':
GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_10);
break;

case '6':
GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10);
break;

default:
Show_Message();
break;
}
}
}


static void Show_Message(void) //定义全局函数
{


printf("n 串口通讯控制实验： n");
printf("指令 -----------  跑马灯n");
printf("  1  -----------   LED1  ON n");
printf("  2  -----------   LED2  ON n");
printf("  3  -----------  LED1&2 ON n");
printf("  4  -----------   LED1  OFF n");
printf("  5  -----------   LED2  OFF n");
printf("  6  -----------  LED1&2 OFF n");


}
6. 调试

编译，下载程序。
使用XCOM串口调试助手，会发现接收框不断地有Show_Message()中编写的提示信息发送过来。
在发送框中，输入3，点击发送。如下图所示，LED1&0被点亮，串口接收到指令3。

至此，试验结束。
7. 小结

其实本实验不难，是基于实验1进行了一些小改动而来的，主要是要了解下重定向。
有了此实验的基础，对于后期的实验或者工程会有很大的帮助。
如有不足之处还请各位大佬及时指出！