【正点原子STM32H7R3开发套件试用体验】按键、串口通信

本文介绍了单片机开发板学习中常见且重要的 按键输入 和 串口通信 ，通过原理讲解与实际代码控制，结合正点原子STM32H7R3开发板的项目部署，帮助读者更好地理解这两部分内容。

1 按键输入

按键是一种输入设备，如生活中常见的电脑键盘、开机键、电梯按钮、手机触屏……

工业领域更为常见，作为控制仪器仪表的主要方式，按键输入方式从诞生的那一刻起，以其便捷的操作方式、高效的成本控制、精准的输入控制等优点，注定成为单片机学习的经典项目。

按键控制的关键因素为消抖。当按键被按下的瞬间，电平不稳定，这种不稳定会导致单片机多次检测到低电平，并触发多次控制，因此采用延时消抖的解决方案。

原理图

用户按键

用户 LED

硬件

• LED

  • LED0 - PD14
  • LED1 - PC0

• 按键

  • WKUP - PC13
  • KEY0 - PE9
  • KEY1 - PE8
  • KEY2 - PE7

项目实现

按键控制 GPIO 引脚输出电平状态，进而实现 LED 控制。

具体现象

• 1 按下WKUP按键，LED0、LED1 亮起
• 2 按下KEY0按键，LED0 状态翻转
• 3 按下KEY1按键，LED1 状态翻转
• 4 按下KEY2按键，LED0、LED1 状态翻转

代码

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/KEY/key.h"
​
int main(void)
{
    uint8_t key;
    
    sys_mpu_config();                   /* 配置MPU */
    sys_cache_enable();                 /* 使能Cache */
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(300, 6, 2);    /* 配置时钟，600MHz */
    delay_init(600);                    /* 初始化延时 */
    usart_init(115200);                 /* 初始化串口 */
    led_init();                         /* 初始化LED */
    key_init();                         /* 初始化蜂鸣器 */
    
    while (1)
    {
        key = key_scan(0);              /* 扫描按键 */
        
        switch (key)
        {
            case WKUP_PRES:             /* WKUP按键被按下 */
            {
                LED0(0);                /* 开启LED0 */
                LED1(0);                /* 开启LED1 */
                break;
            }
            case KEY0_PRES:             /* KEY0按键被按下 */
            {
                LED0_TOGGLE();          /* 翻转LED0状态 */
                break;
            }
            case KEY1_PRES:             /* KEY1按键被按下 */
            {
                LED1_TOGGLE();          /* 翻转LED1状态 */
                break;
            }
            case KEY2_PRES:             /* KEY2按键被按下 */
            {
                LED0_TOGGLE();          /* 翻转LED1状态 */
                LED1_TOGGLE();          /* 翻转LED1状态 */
                break;
            }
        }
        
        delay_ms(10);
    }
}

效果

2 串口通信

串口通信（Serial Communications），串口按位发送和接收字节。

串口通信是异步通信，通信双方需事先约定好通信参数。串口通信的重要参数包括波特率、数据位、停止位和奇偶校验。

串口通信根据数据传输方向可分为单工、半双工和全双工，串口线最少需要两根 (GND和信号线)，可以实现单工通信；也可以使用 3 根通信线 (TX、RX、GND)，来实现全双工通信。

在代码控制串口的实现过程中，关键在于发送缓冲区和接收缓冲区是。发送移位寄存器和接收移位寄存器的工作是自动的，不需要编程控制，因此串口代码需要初始化串口控制器，发送信息时写入发送缓冲区，接收信息时到接收缓冲区中读取。

工业和生活中较为常见的串口通信协议 RS-232（ANSI/EIA-232标准），即 IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准；可用于连接鼠标、打印机或者Modem、工业仪器仪表等。

新型串口技术：高速串口、无线串口、网络串口、USB虚拟串口、虚拟串口技术、模拟串口、射频串口等。

因此，无论在工业还是科研领域，串口通信都时刻保持相当的活力，并扮演着重要角色。深入学习串口通信，对日后的工作、学习以及嵌入式项目的应用开发设计具有重要意义。

原理图

硬件连接

使用 LED0 进行程序运行状态提示，其与 GPIO 的连接方式为

• LED0 - PD14
  

使用串口 USART1 进行通信，对应的硬件接口为

• USART1_TX - PB14
• USART1_RX - PB15

注意检查开发板对应引脚是否由短路帽按照原理图正确连接

项目实现

• 回复串口接收到的数据
• 每间隔一定时间，串口发送一段提示信息
• LED0 闪烁，提示程序正在运行

代码

#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
​
int main(void)
{
    uint16_t len;
    uint16_t times = 0;
    
    sys_mpu_config();                   /* 配置MPU */
    sys_cache_enable();                 /* 使能Cache */
    HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */
    sys_stm32_clock_init(300, 6, 2);    /* 配置时钟，600MHz */
    delay_init(600);                    /* 初始化延时 */
    usart_init(115200);                 /* 初始化串口 */
    led_init();                         /* 初始化LED */
    
    while (1)
    {
        if (g_usart_rx_sta & 0x8000)    /* 接收到数据 */
        {
            len = g_usart_rx_sta & 0x3FFF;
            printf("\r\n您发送的消息为：\r\n");
            HAL_UART_Transmit(&g_uart1_handle, (uint8_t *)g_usart_rx_buf, len, HAL_MAX_DELAY);
            printf("\r\n\r\n");
            g_usart_rx_sta = 0;
        }
        else
        {
            if ((times % 5000) == 0)
            {
                printf("\r\n正点原子 H7R3开发板 串口通信实验\r\n");
                printf("正点原子@ALIENTEK\r\n\r\n\r\n");
            }
            if ((times % 200) == 0)
            {
                printf("请输入数据，以回车键结束\r\n");
            }
            if ((times % 30) == 0)
            {
                LED0_TOGGLE();
            }
            times++;
            delay_ms(10);
        }
    }
}

效果

串口发送提示信息

板载 LED0 闪烁

踩坑

使用官方程序烧录，如果出现这样的报错 cannot access memory ...

则需要检查 Flash download 是否添加了正点原子的算法文件

若只包含 STM32H7Rx_64 文件，则需要将官方算法文件 ATK-DNH7R3_XSPI_MULTIPLE.FLM 复制到 MDK IDE 的安装路径中，Keil_v5\ARM\Flash 文件夹下，并添加至 Programming Algorithm

重新编译程序并烧录即可。

3 总结

本文介绍了按键输入和串口通信这两部分内容，结合具体项目，测试了正点原子 STM32H7R3 开发板的串口模块和按键模块功能实现，为后面的高级应用打好基础。