Stm32串口通信基础实验
目录
- 一、基于寄存器与基于固件库的stm32 LED流水灯的编程方式的差异
- 二、STM32串口通信
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- STM32的USART窗口通讯程序设计步骤（方法）
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- 三、C语言中，局部变量、全局变量、静态变量、堆、栈的内存地址
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- 全局变量、局部变量、堆、栈等概念
- 在ubuntu系统中编程，输出信息进行验证
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- 四、在Keil中针对stm32系统进行编程，调试变量，进行验证
- 五、总结
一、基于寄存器与基于固件库的stm32 LED流水灯的编程方式的差异
两者之间的差异主要体现在如下方面：
1.使用固件库：目前比较多的例程是使用固件库编写的。官方的例子也都采用固件库方式。特点就是简单，易于理解，资料多。如果你没有CortexM系列内核的开发基础，建议从固件库开始玩起。等有一定基础，或是特别需要时再用寄存器。
2.使用寄存器：想要深入理解CortexM3内核或是需要为了获得更好的可移植性，学习寄存器编程会比较有帮助。但是从专业的角度上看，寄存器更贴近底层，对外设的工作原理和运行机理会有更深的理解。
二、STM32串口通信
STM32的USART窗口通讯程序设计步骤（方法）
1.本次实验使用的是stm32f103指南者，从电脑中下载程序到stm32我采用的是使用串口下载程序
2.先下载以下几个压缩包：
下载链接
提取码：yong
3.用usb线把stm32开发板和电脑相连接，stm32端连接 ‘usb转串口’，打开stm32开关，小红灯亮起即可, 其中要求开发版上BOOT0和BOOT1接地，RXD接A9,TXD接A10，开发板买来默认就是这样，不需要改动:
4.打开我们下载的安装包，点击CH341SER.EXE安装，显示安装成功：
5.然后打开串口下载助手mcuisp：
6.在该页面进行如下设置（在后续的步骤中要进行更换其中的.hex文件，现在暂时不管）：
7.该处串口通信实现以下功能：
*设置波特率为115200，1位停止位，无校验位。
*STM32系统给上位机（win10）连续发送“hello windows！”，
*当上位机给stm32发送“Stop stm32!”后，stm32停止发送，并返回信息“收到”。
然后我们打开如下图中所示的之前下载好的的文件：
8.打开之后进入如下界面，之后我们对部分程序进行一些改动：
9.我们开始修改其中的部分函数，如下：
*将stm32f10x_it.c文件的串口中断服务函数部分改为：
int i=0;
uint8_t ucTemp[50];
void DEBUG_USART_IRQHandler(void)
{
if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_RXNE)!=RESET)
{
ucTemp[i] = USART_ReceiveData(USART1);
}
if(ucTemp[i] == '!')
{
if(ucTemp[i-1] == '2'&&ucTemp[i-2] == '3'&&ucTemp[i-3] == 'm'&&ucTemp[i-4] == 't'&&ucTemp[i-5] == 's'&&ucTemp[i-6] == ' ')
if(ucTemp[i-7] == 'p'&&ucTemp[i-8] == 'o'&&ucTemp[i-9] == 't'&&ucTemp[i-10] == 's')
{
printf("收到!");
while(1);
}
}
i++;
}
如图：
再将main.c函数改为：
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"
void delay(uint32_t count)
{
while(count--);
}
int main(void)
{
USART_Config();
while(1)
{
printf("hello windows 10!\n");
delay(5000000);
}
}
如图：
10.编译生成hex文件了，按照上面的方式（第6步）把hex文件烧录到stm32中，然后打开最开始下载的串口调试助手，点击打开串口，便可看到stm32发给电脑的信息，我们输入stop stem32!即可停止：
最终我们打开串口之后运行结果如下：
三、C语言中，局部变量、全局变量、静态变量、堆、栈的内存地址
全局变量、局部变量、堆、栈等概念
一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
1、栈区（stack）— 程序运行时由编译器自动分配，存放函数的参数值，局部变量的值等：
其操作方式类似于数据结构中的栈。
2、堆区（heap） — 在内存开辟另一块存储区域：
一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。
注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。
3、全局区（静态区）（static）—编译器编译时即分配内存：
全局变量和静态变量的存储是放在一块的，
初始化的全局变量和静态变量在一块区域，
未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。
程序结束后由系统释放
4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。
在ubuntu系统中编程，输出信息进行验证
1、首先我们先用gedit命令创建一个ll.c的文件并进入编写如下程序：
#include 
其中：
l_buf/l_buf2/l_buf3 ，直接定义，是由编译器自动分配的，存储在栈中
s_buf/s_buf2/s_buf3，定义static，编译器编译时分配内存。为全局变量，在全局初始化区
p_buf/p_buf2/p_buf3，他们指向的空间，通过malloc申请空间，存放在堆中
g_buf/g_buf2/g_buf3/g_buf4/，定义的为全局变量，在全局初始化区
2、然后我们用gcc命令运行编译程序生成可执行文件ll：
3、输入命令./ll执行该可执行程序得到以下结果：
4、通过对结果进行分析，我们可以知道：
栈存放区域是由高地址到低地址向下增长
堆存放区是由低地址到高地址像上增长
静态变量地址从高地址到低地址向下增长
函数地址是从低地址到高地址向上增长
如图所示：
四、在Keil中针对stm32系统进行编程，调试变量，进行验证
在一个STM32程序代码中，从内存高地址到内存低地址，依次分布着栈区、堆区、全局区（静态区）、常量区、代码区，其中全局区中高地址分布着.bss段，低地址分布着.data段。
总的分布如下图：
1、栈区（stack）
临时创建的局部变量存放在栈区。
函数调用时，其入口参数存放在栈区。
函数返回时，其返回值存放在栈区。
const定义的局部变量存放在栈区。
2、堆区（heap）
堆区用于存放程序运行中被动态分布的内存段，可增可减。
可以有malloc等函数实现动态分布内存。
有malloc函数分布的内存，必须用free进行内存释放，否则会造成内存泄漏。
3、全局区（静态区）
全局区有.bss段和.data段组成，可读可写。
4、.bss段
未初始化的全局变量存放在.bss段。
初始化为0的全局变量和初始化为0的静态变量存放在.bss段。
.bss段不占用可执行文件空间，其内容有操作系统初始化。
5、.data段
已经初始化的全局变量存放在.data段。
静态变量存放在.data段。
.data段占用可执行文件空间，其内容有程序初始化。
const定义的全局变量存放在.rodata段。
6、常量区
字符串存放在常量区。
常量区的内容不可以被修改。
7、代码区
程序执行代码存放在代码区。
字符串常量也有可能存放在代码区。
使用之前野火的串口通信模板，把main.c改为如下，详细代码：
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"
char global1[16];
char global2[16];
char global3[16];
int main(void)
{
char part1[16];
char part2[16];
char part3[16];
USART_Config();
printf("part1: 0x%p\n", part1);
printf("part2: 0x%p\n", part2);
printf("part3: 0x%p\n", part3);
printf("global1: 0x%p\n", global1);
printf("global2: 0x%p\n", global2);
printf("global3: 0x%p\n", global3);
while(1)
{
}
}
8、我们在keil软件工程之中修改main.c之后运行如图：
其中图中箭头所示表示：
Code：表示程序所占用 FLASH 的大小（FLASH）。
RO-data：即 Read Only-data，表示程序定义的常量，如 const 类型（FLASH）。
RW-data：即 Read Write-data，表示已被初始化的全局变量（SRAM）
ZI-data：即 Zero Init-data，表示未被初始化的全局变量(SRAM)
*FLASH占用大小计算公式：Code+RO-data
*SRAM占用大小计算公式：RW-data+ZI-data
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9、然后将生成hex文件，按之前的步骤烧制到stm32中，再打开串口调试助手，点击打开串口，然后点击stm32上的reset按钮就可以得到以下结果：
可以发现：
前3行为局部变量，它们储存到了栈中，地址依次减小；
后三行全局变量，它们储存到了静态区，地址依次增加。
10、再将main.c改为以下函数（定义了静态变量和指针）：
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"
#include 将生成的hex文件烧制到stm32中，打开串口调试助手，点击打开串口，然后点击stm32上的reset按钮就可以得到如下：
可以发现：
前三个静态变量储存到了静态区，地址依次增加；
后三个指针储存到了堆中，地址依次增加。
11、综合以上两次修改后的实验结果可以得出：
栈存放区域是由高地址到低地址向下增长；
堆存放区是由低地址到高地址像上增长；
静态变量地址从高地址到低地址向下增长；
函数地址是从低地址到高地址向上增长。
（验证了之前在Ubuntu下得出的结论）
五、总结
通过本次STM32串口通信试验，让我了解了全局变量、局部变量、堆、栈等概念，以及如何烧制程序等等，学到了很多新的东西！