STM32CubeMX在FreeRTOS下使用串口进行数据收发（不定长度）

STM32CubeMX->FreeRTOS+USART接收不定长数据

由于本人做的一个项目功能相对复杂，要求使用操作系统，且项目工程中有很多需要串口操作的外设，所以需要对串口设计不定长的收发功能，裸机跑惯了的孩子就是比较野，一天瞎吉尔弄，现在是不是GG，这里先批评一下自己。为了解决这一问题并做个笔记，就有了这篇博客。

实现思路：
​ 使用串口、定时器记录接收到的数据，每5ms进入一次处理函数（一条数据处理完毕）
​ 使用一个计数位、一个标志位、一个暂存buff
​ 标志位置1则认为数据处理完成，将数据打印出来
使用硬件功能：串口3及中断，定时器7及中断
使用操作系统元素：一个互斥量
使能RTOS后会RTOS会强制调用系统时钟，所以在使能了操作系统之后需要将系统时钟换为定时器TIM1

操作步骤

1. 启动STM32CubeMX并对芯片选型
   主要设置

   1. 串口3及中断使能，115200,8,None,1
   2. 定时器7及中断使能，预分频9000-1，自动重载50-1（时钟树APB1、2为90MHz）
   3. SYS时钟源设为定时器1
   4. 使能FreeRTOS，创建1个串口任务、创建1个互斥量
   5. 使能两个GPIO输出驱动LED
      以上都清楚的大佬转到代码功能实现继续

2. 使能RCC时钟源为外部时钟

3. 设置SYS调试方式为串口，时钟源改为定时器1

4. 设置时钟树，是APB1、2为90MHz，或者自行设定，在后面定时器工作会用到

5. 使能串口3，并启用串口3中断，串口3设置为115200，8Bit，None，1（不知道什么意思的就没有必要看下去了）

6. 使能定时器7，并使能中断，定时器预分频系数与之前的90MHz相关，需要通过预分频系数和自动重载值将定时时间设为5ms【200Hz】，不会算的看我定时器博客（这里我用了一个不常用的定时器，用哪个都可以，只要注意好定时器隶属哪根时钟线就行）

7. 使能FreeRTOS并创建一个串口任务和一个互斥量（互斥量用于串口数据接收完成后进入串口任务）

8. 设置两个IO输出作为一个可视化依据

9. 项目命名、选择使用的程序编辑软件我的是MDK_ARM V5、分离.c.h文件，点击右上角GENERATE CODE生成工程

10. 打开项目，先编译没有错误之后再进行修改

代码功能实现

1. 首先在usart.c文件对串口3进行printf函数重定义，使串口3可用printf函数输出

   内容加入到/* USER CODE BEGIN 0 */框架内

   /* USER CODE BEGIN 0 */
   /********************************************************************************/
   #include "stdio.h"
   //加入以下代码,支持printf函数,而不需要选择use MicroLIB	  
   //#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)	
   #if 1
   #pragma import(__use_no_semihosting)             
   //标准库需要的支持函数                 
   struct __FILE 
   { 
   	int handle; 
   }; 
   
   FILE __stdout;       
   //定义_sys_exit()以避免使用半主机模式    
   void _sys_exit(int x) 
   { 
   	x = x; 
   } 
   //重定义fputc函数 
   int fputc(int ch, FILE *f)
   { 	
   	while((USART3->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕   
   	USART3->DR = (uint8_t) ch;      
   	return ch;
   }
   #endif 
   /********************************************************************************/
   /* USER CODE END 0 */
   

2. 定义串口使用的变量

   主要包括串口数据存储BUFF，串口数据长度计数BUFF，串口接收成功标志位（此处借鉴正点原子的串口处理方法）

   在main.c文件下的定义/* USER CODE BEGIN PV */框架内定义

   /* USER CODE BEGIN PV */
   /********************************************************************************/
   uint8_t RxBuffer[MAX_REC_LENGTH] = {0};		//串口数据存储BUFF		长度2048
   uint8_t RxFlag = 0;							//串口接收完成标志符
   uint16_t RxCounter = 0;						//串口长度计数
   uint8_t RxTemp[REC_LENGTH] = {0};			//串口数据接收暂存BUFF	长度1
   
   extern osSemaphoreId myBinarySem01Handle;	//操作系统定义的互斥量
   /********************************************************************************/
   /* USER CODE END PV */
   

   并在usart.h文件下的/* USER CODE BEGIN Private defines */框架下定义长度和链接串口用变量

   /* USER CODE BEGIN Private defines */
   /********************************************************************************/
   #define REC_LENGTH 1
   #define MAX_REC_LENGTH 2048
   
   extern uint8_t RxBuffer[MAX_REC_LENGTH];
   extern uint8_t RxFlag;
   extern uint16_t RxCounter;
   extern uint8_t RxTemp[REC_LENGTH];
   /********************************************************************************/	 
   /* USER CODE END Private defines */
   

3. 串口中断回调函数，在main.c的/* USER CODE BEGIN 4 */框架下添加串口回调函数

   /********************************************************************************/
   void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)//串口3接收完成回调函数
   {
   	if(huart->Instance == USART3)
   	{
   		__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,0);							//清除定时器7计数值	
   		if(0 == RxCounter)											//如果是首字符（每帧数据开头）则开启定时器
   		{
   			__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim7, TIM_FLAG_UPDATE);			//清除中断标志位
   			HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim7);							//开启基本定时器
   		}
   		RxBuffer[RxCounter] = RxTemp[0];							//缓存数据放入接收数组
   		RxCounter++;												//计数器加1
   		HAL_UART_Receive_IT(&huart3,(uint8_t *)RxTemp, REC_LENGTH);	//重新使能中断
   	}
   }
   /********************************************************************************/
   

4. 定时器周期回调函数，由于在设置中系统时钟使用了定时器1，所以在main.c文件存在

   void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
   

   在函数 /* USER CODE BEGIN Callback 1 */框架下添加定时器7的回调函数

     /* USER CODE BEGIN Callback 1 */
   	/********************************************************************************/
   	if(htim->Instance == TIM7)
   	{
   		HAL_GPIO_TogglePin(DS1_GPIO_Port, DS1_Pin);	//LED反转一次
   		RxFlag = 1;																	//接收标志位置1
   		HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim7);								//关闭定时器
   		osSemaphoreRelease(myBinarySem01Handle);		//释放二值信号量，进入串口任务
   	}
   	/********************************************************************************/
     /* USER CODE END Callback 1 */
   

5. 对freeRTOS添加任务

   首先在freertos.c文件的/* USER CODE BEGIN Includes */ 框架下添加串口使用的头文件

   /* USER CODE BEGIN Includes */     
   /********************************************************************************/
   #include "usart.h"
   #include "stdio.h"
   /********************************************************************************/
   /* USER CODE END Includes */
   

6. 在freertos主任务中启动串口中断以及添加LED闪烁任务

   /* USER CODE END Header_StartDefaultTask */
   void StartDefaultTask(void const * argument)
   {
     /* USER CODE BEGIN StartDefaultTask */
   	HAL_UART_Receive_IT(&huart3,(uint8_t *)RxTemp, REC_LENGTH);
     /* Infinite loop */
     for(;;)
     {
   	HAL_GPIO_TogglePin(DS0_GPIO_Port,DS0_Pin);
       osDelay(200);
     }
     /* USER CODE END StartDefaultTask */
   }
   

7. 在freertos串口子任务中添加串口数据打印功能

   /* USER CODE END Header_Start_U3_Task */
   void Start_U3_Task(void const * argument)
   {
     /* USER CODE BEGIN Start_U3_Task */
     /* Infinite loop */
     for(;;)
     {
   	/********************************************************************************/  
   	osSemaphoreWait(myBinarySem01Handle,100);						//等待二值信号量
   	if(RxFlag == 1)													//数据接收完成
   	{
   		for(int i = 0; i<RxCounter; i++)							//打印接收数组存储的内容
   			printf("%c",RxBuffer[i]);	
            printf("\r\n");											//打印完成换行
   		RxFlag = 0;													//接收标志清零
   		RxCounter = 0;												//接收计数清零
   		memset(RxBuffer ,0, MAX_REC_LENGTH);						//清空接收数组
   	}
   	/********************************************************************************/
       osDelay(1);
     }
     /* USER CODE END Start_U3_Task */
   }
   

实验结果

编译下载程序，打开串口调试助手，用串口转USB模块将串口3接入电脑，使用串口调试助手测试

上图为测试结果，发送ASWaterbenben后回复相同内容，每帧数据用换行符隔开，至此，实验成功！

DS0灯200ms反转一次，每次接收到一帧完整数据DS1灯就会反转一次。这个效果难以展示，你们自己试试就好！

如果本博客对您有帮助，希望点赞关注走一波，今后会看心情更新！哈哈哈哈哈哈哈哈哈