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STM32USART串口收发HEX数据包收发文本数据包

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【STM32】USART串口收发HEX数据包&收发文本数据包

有关串口知识参考：

  • HEX模式/十六进制模式/二进制模式：以原始数据的形式显示
  • 文本模式/字符模式：以原始数据编码后的形式显示 参考上面文章查看ASCII编码表

HEX数据包

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/28bcfb49f3a94029aa10e648f9039efc.png ​

包头包尾和载荷数据重复问题的解决方法：

文本数据包

文本模式有大量的字符可以作为包头包尾，可以有效避免载荷数据和包头包尾重复的问题

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/e30612547b4e415c8eb3aca6b3685c3e.png ​

HEX数据包和文本数据包两者的优缺点：

HEX数据包接收

使用到了状态机的编程思想，关于状态机可以参考这个视频

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/0cf1d88b02384d16a617e459c4148a21.png ​

文本数据包接收

同样用状态机思想理解

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/e9420d88a3fd4dafa9580bdfb92ef6be.png ​

USART串口收发HEX数据包

初始化代码参考

串口发送HEX数据包代码：

uint8_t Serial_TxPack[4];				//定义发送数据包数组，数据包格式：FF 01 02 03 04 FE



/**
  * 函    数：串口发送数据包
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 说    明：调用此函数后，Serial_TxPacket数组的内容将加上包头（FF）包尾（FE）后，作为数据包发送出去
  */
void Serial_SendPack(void)
{
	Serial_SendByte(0xFF);
	Serial_SendArray(Serial_TxPack,4);
	Serial_SendByte(0xFE);
}

记得再头文件外部调用extern uint8_t Serial_TxPacket[];

发送HEX数据包main函数：

int main(void)
{
	OLED_Init();
	Serial_Init();
	
	Serial_TxPack[0] = 0x01;
	Serial_TxPack[1] = 0x02;
	Serial_TxPack[2] = 0x03;
	Serial_TxPack[3] = 0x04;
	
	Serial_SendPack();
	
	while(1)						
	{
		
	}
}

硬件复位串口收到数据：

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/3fed028c21bc4da98c60f75bf15f2051.png

中断函数：

uint8_t Serial_RxPacket[4];				//定义接收数据包数组
uint8_t Serial_RxFlag;					//定义接收数据包标志位


void USART1_IRQHandler(void)
{
	static uint8_t RxState = 0;		//定义表示当前状态机状态的静态变量
	static uint8_t pRxPacket = 0;   //定义表示当前接收数据位置的静态变量
	
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) == SET)	//判断是否是USART1的接收事件触发的中断
	{                                                   
		uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1);     //读取数据寄存器，存放在接收的数据变量
		/*使用状态机的思路，依次处理数据包的不同部分*/
		/*当前状态为0，接收数据包包头*/
		if(RxState == 0)
		{
			if(RxData == 0xFF)	//如果数据确实是包头
			{                   
				RxState = 1;    //置下一个状态
				pRxPacket = 0;  //数据包的位置归零
			}
		}
		/*当前状态为1，接收数据包数据*/
		else if(RxState == 1)
		{
			Serial_RxPack[pRxPacket] = RxData;	//将数据存入数据包数组的指定位置
			pRxPacket++;			//数据包的位置自增
			if(pRxPacket >= 4)      //如果收够4个数据
			{                       
				RxState = 2;        //置下一个状态
			}
		}
		/*当前状态为2，接收数据包包尾*/
		else if(RxState  == 2)
		{
			if(RxData == 0xFE)		//如果数据确实是包尾部
			{                       
				RxState = 0;        //状态归0
				RX_Flag = 1;        //接收数据包标志位置1，成功接收一个数据包
			}
		}
		
		USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
	}
}

记得再头文件外部调用extern uint8_t Serial_RxPacket[];和extern uint8_t Serial_RxFlag;

获取串口接收数据包标志位：

uint8_t Serial_GerRXFlag(void)
{
	if(RX_Flag == 1)
	{
		RX_Flag = 0;
		return 1;
	}
	return 0;
}

发送HEX数据包和接收数据包main函数：

uint8_t KeyNum;

int main(void)
{
	OLED_Init();
	Serial_Init();
	Key_Init();
	
	OLED_ShowString(1,1,"TxData:");
	OLED_ShowString(3,1,"RxData:");
	
	Serial_TxPack[0] = 0x01;
	Serial_TxPack[1] = 0x02;
	Serial_TxPack[2] = 0x03;
	Serial_TxPack[3] = 0x04;
	
	while(1)						
	{
		KeyNum = Key_GetNum();
		if(KeyNum == 1)
		{
			Serial_TxPack[0]++;
			Serial_TxPack[1]++;
			Serial_TxPack[2]++;
			Serial_TxPack[3]++;
			
			Serial_SendPack();		//串口发送数据包Serial_TxPacket
			
			OLED_ShowHexNum(2,1,Serial_TxPack[0],2);
			OLED_ShowHexNum(2,4,Serial_TxPack[1],2);
			OLED_ShowHexNum(2,7,Serial_TxPack[2],2);
			OLED_ShowHexNum(2,10,Serial_TxPack[3],2);
		}
		if(Serial_GerRXFlag() == 1)		//如果接收到数据包
		{
			OLED_ShowHexNum(4,1,Serial_RxPack[0],2);
			OLED_ShowHexNum(4,4,Serial_RxPack[1],2);
			OLED_ShowHexNum(4,7,Serial_RxPack[2],2);
			OLED_ShowHexNum(4,10,Serial_RxPack[3],2);
		}
	}
}

收发文本数据包

程序只写接收部分，因为发送的话，不方便像HEX数组一样一个个更改， 所以发送直接在主函数调用Send_String函数或者printf

中断函数：

//定义接收数据包数组，数据包格式"@MSG\r\n"

//定义接收数据包标志位

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/fe6f92d60eae432db672e11229fb1d13.png

void USART1_IRQHandler(void)
{
	static uint8_t RxState = 0;		//定义表示当前状态机状态的静态变量
	static uint8_t pRxPacket = 0;   //定义表示当前接收数据位置的静态变量
	
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) == SET)	//判断是否是USART1的接收事件触发的中断
	{                                                   
		uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1);     //读取数据寄存器，存放在接收的数据变量
		/*使用状态机的思路，依次处理数据包的不同部分*/
		/*当前状态为0，接收数据包包头*/
		if(RxState == 0)
		{
			if(RxData == '@')	//如果数据确实是包头
			{                   
				RxState = 1;    //置下一个状态
				pRxPacket = 0;  //数据包的位置归零
			}
		}
		/*当前状态为1，接收数据包数据*/
		else if(RxState == 1)
		{
			if(RxData == '\r')	//如果收到第一个包尾
			{
				RxState = 2;
			}
			else
			{
				Serial_RxPack[pRxPacket] = RxData;	//将数据存入数据包数组的指定位置
				pRxPacket++;						//数据包的位置自增
			}
		}
		/*当前状态为2，接收数据包包尾*/
		else if(RxState  == 2)
		{
			if(RxData == '\n')		//如果收到第二个包尾
			{                       
				RxState = 0;        //状态归0
				Serial_RxPack[pRxPacket] = '\0';	//将收到的字符数据包添加一个字符串结束标志
				RX_Flag = 1;        //接收数据包标志位置1，成功接收一个数据包
			}
		}
		
		USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
	}
}

自己复现编写代码时出现的错误：

char Serial_RxPacket[100]; 数组没改为100，导致单片机接收溢出，接收不到长字符串

main函数：

int main(void)
{
	OLED_Init();
	LED_Init();
	Serial_Init();

	
	OLED_ShowString(1,1,"TxData:");
	OLED_ShowString(3,1,"RxData:");
	
	
	while(1)						
	{
		if(Serial_GerRXFlag() == 1)		//如果接收到数据包
		{
			OLED_ShowString(4,1,"                ");//其实就是OLED上面会累积旧数据，你得清屏，把旧数据清空，
													//再显示新的，要不旧的多余部分不会被覆盖
			OLED_ShowString(4,1,Serial_RxPack);
			
			if(strcmp(Serial_RxPack,"LED_ON") == 0)
			{
				LED1_ON();									//点亮LED
				Serial_SendString("LED_ON_OK\r\n");			//串口回传一个字符串LED_ON_OK
				OLED_ShowString(2,1,"                ");		
				OLED_ShowString(2,1,"LED_ON_OK");			//OLED清除指定位置，并显示LED_ON_OK
			}
			else if(strcmp(Serial_RxPack,"LED_OFF") == 0)
			{
				LED1_OFF();									//关闭LED
				Serial_SendString("LED_OFF_OK\r\n");
				OLED_ShowString(2,1,"                ");
				OLED_ShowString(2,1,"LED_OFF_OK");
			}
			else 		//上述所有条件均不满足，即收到了未知指令
			{
				Serial_SendString("ERROR_COMAND\r\n");		//串口回传一个字符串ERROR_COMMAND
				OLED_ShowString(2,1,"                ");
				OLED_ShowString(2,1,"ERROR_COMAND");
			}
		}
		
	}
}

自己复现编写代码时出现的错误：

①将操作LED灯部分写到判断标志位外面去了，就是每个if独立开来，导致单片机连续接收数据

②串口回传完一个字符串后知识一个简单的OLED显示

需要注意的问题:

如果连续发送数据包，程序处理不及时，可能导致数据包错位，所以要修改一下程序，等每次处理完成之后再接收下一个数据包。怎么修改呢？这里利用Serial_GerRxFlag，主函数就不使用读取Flag标志位就立刻清除的策略了，而是：

①修改中断函数，在中断这里只有Serial_RxFlag ==0了，才会继续接收下一个数据包，这样写数据和读数据完全严格分开，不会同时进行

②读取标志位清零函数直接不要了

③把uint8_t Serial_RxFlag ;  声明为外部可调用，不封装了

④直接判断 Serial_RxFlag ==1，然后处理完再清除标志位

void USART1_IRQHandler(void)
{
	static uint8_t RxState = 0;		//定义表示当前状态机状态的静态变量
	static uint8_t pRxPacket = 0;	//定义表示当前接收数据位置的静态变量
	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)	//判断是否是USART1的接收事件触发的中断
	{
		uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1);			//读取数据寄存器，存放在接收的数据变量
		
		/*使用状态机的思路，依次处理数据包的不同部分*/
		
		/*当前状态为0，接收数据包包头*/
		if (RxState == 0)
		{
			if (RxData == '@' && Serial_RxFlag == 0)		//如果数据确实是包头，并且上一个数据包已处理完毕
			{
				RxState = 1;			//置下一个状态
				pRxPacket = 0;			//数据包的位置归零
			}
		}
		/*当前状态为1，接收数据包数据，同时判断是否接收到了第一个包尾*/
		else if (RxState == 1)
		{
			if (RxData == '\r')			//如果收到第一个包尾
			{
				RxState = 2;			//置下一个状态
			}
			else						//接收到了正常的数据
			{
				Serial_RxPacket[pRxPacket] = RxData;		//将数据存入数据包数组的指定位置
				pRxPacket ++;			//数据包的位置自增
			}
		}
		/*当前状态为2，接收数据包第二个包尾*/
		else if (RxState == 2)
		{
			if (RxData == '\n')			//如果收到第二个包尾
			{
				RxState = 0;			//状态归0
				Serial_RxPacket[pRxPacket] = '\0';			//将收到的字符数据包添加一个字符串结束标志
				Serial_RxFlag = 1;		//接收数据包标志位置1，成功接收一个数据包
			}
		}
		
		USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);		//清除标志位
	}
}

main：

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();		//OLED初始化
	LED_Init();			//LED初始化
	Serial_Init();		//串口初始化
	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "TxPacket");
	OLED_ShowString(3, 1, "RxPacket");
	
	while (1)
	{
		if (Serial_RxFlag == 1)		//如果接收到数据包
		{
			OLED_ShowString(4, 1, "                ");
			OLED_ShowString(4, 1, Serial_RxPacket);				//OLED清除指定位置，并显示接收到的数据包
			
			/*将收到的数据包与预设的指令对比，以此决定将要执行的操作*/
			if (strcmp(Serial_RxPacket, "LED_ON") == 0)			//如果收到LED_ON指令
			{
				LED1_ON();										//点亮LED
				Serial_SendString("LED_ON_OK\r\n");				//串口回传一个字符串LED_ON_OK
				OLED_ShowString(2, 1, "                ");
				OLED_ShowString(2, 1, "LED_ON_OK");				//OLED清除指定位置，并显示LED_ON_OK
			}
			else if (strcmp(Serial_RxPacket, "LED_OFF") == 0)	//如果收到LED_OFF指令
			{
				LED1_OFF();										//熄灭LED
				Serial_SendString("LED_OFF_OK\r\n");			//串口回传一个字符串LED_OFF_OK
				OLED_ShowString(2, 1, "                ");
				OLED_ShowString(2, 1, "LED_OFF_OK");			//OLED清除指定位置，并显示LED_OFF_OK
			}
			else						//上述所有条件均不满足，即收到了未知指令
			{
				Serial_SendString("ERROR_COMMAND\r\n");			//串口回传一个字符串ERROR_COMMAND
				OLED_ShowString(2, 1, "                ");
				OLED_ShowString(2, 1, "ERROR_COMMAND");			//OLED清除指定位置，并显示ERROR_COMMAND
			}
			
			Serial_RxFlag = 0;			//处理完成后，需要将接收数据包标志位清零，否则将无法接收后续数据包
		}
	}
}

有关数据包的收发，其实还是有着非常多的问题需要考虑的。实际应用要多想想。

更新于 2025-03-15
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