关于串口与UDP通讯的实验

工作中常用COM调试，有时也会用到UDP通讯去调试板卡，所以就有了编写一个上位机，去方便工作的中调试工作。

打开2个串中口，可以对发。

用UDP发送HEX、ASC也可以。

一、串口

在嵌入式开发与物联网应用中，串口通信（UART）几乎是每位开发者绕不开的基础模块。它不仅应用广泛，成本低、可靠性高，更是MCU之间、MCU与外设之间互相"交流"的最常见方式。

一些常用的串口通信的设备

1、什么是串口通信？

串口通信（Serial Communication）是一种按位顺序发送数据的通信方式。相比并口通信一次传输多个位，串口只需要几根数据线，因此更适合远距离、成本敏感的设备通信。

2、UART通信的核心参数

UART 通信不需要时钟线，但通信双方必须波特率一致，并协商数据格式：

波特率：单位时间内传输的比特数（如 9600 bps）

数据位：通常为8位（可设为5~9位）

停止位：通常为1位或2位

奇偶校验位：用于错误检测（可设为无、奇、偶）

串口的数据帧格式：

起始位（1位） + 数据位（8位） + 停止位（1位）

3，串口控制器寄存器解析（以STM32为例）

下述就是串口控制器的一个结构框图，下面我也会将主要的寄存器进行一个讲解

4、串口控制器引脚功能详解（TX、RX）

1）. TX（Transmit）：发送引脚

定义：用于发送串口数据的引脚。

本质：TX 是一个输出引脚（GPIO 输出模式），由 MCU 主动驱动电平输出数据。

应用：将 MCU 的数据通过串口协议发送出去，连接到接收方的 RX 引脚。

注意事项：

在发送数据前需检查是否完成上一次发送（如：检查 USART_SR 的 TXE 位或 TC 位）。

TX 空闲不代表发送完成，需分辨 TXE（发送数据寄存器为空）与 TC（发送完成）。

2）. RX（Receive）：接收引脚

定义：用于接收串口数据的引脚。

本质：RX 是一个输入引脚（GPIO 输入模式），接收外部设备发来的数据。

应用：用于接收其他设备通过串口发送过来的数据，接入对方的 TX 引脚。

注意事项：

在读取数据前，必须确认数据已接收完成（如：USART_SR 的 RXNE 位为 1）。

读接收寄存器（如：USART_DR）后，RXNE 自动清除，表示数据已被读取

状态寄存器（USART_SR）

TC（位6）：发送完成标志

RXNE（位5）：接收数据可读标志

数据寄存器（USART_DR）

读写同一寄存器，写为发送，读为接收

波特率寄存器（USART_BRR）

设置通信速率，如 9600bps

计算公式（16倍过采样）：USARTDIV = fCK / (16 × 波特率)

控制寄存器1（USART_CR1）

UE：串口使能

TE：发送使能

RE：接收使能

M：字长设置（默认8位）

控制寄存器2（USART_CR2）

STOP：停止位配置（1位、2位）

c 复制代码

/初始化USART1
void init(u32 baud)

{

	//初始化GPIO

	//打开GPIOB时钟

	RCC->AHB1ENR |= (1<<0);

	//配置IO口模式

	GPIOA->MODER &= ~(3<<18);

	GPIOA->MODER &= ~(3<<20);

	GPIOA->MODER |= (2<<18);

	GPIOA->MODER |= (2<<20);

	//配置IO口输出类型

	GPIOA->OTYPER &= ~(1<<9);

	//配置IO口输出速度

	GPIOA->OTYPER &= (3<<18);

	//配置GPIO端口上下拉

	GPIOA->PUPDR &= (3<<18);

	GPIOA->PUPDR &= (3<<20);

	//配置端口复位

	GPIOA->AFR[1] &= ~(0xf << 4);

	GPIOA->AFR[1] &= ~(0xf << 8);

	GPIOA->AFR[1] |= (7<<4);

	GPIOA->AFR[1] |= (7<<8);

	// 配置串口初始化

	//打开串口时钟

	RCC->APB2ENR |= (1<<4);

	//初始化波特率

	USART1->BRR = 84000000 / baud;

	//初始化串口控制寄存器CR1

	USART1->CR1 &= ~(1<<15); // //初始化过采样模式

	USART1->CR1 |= (1<<12); //初始化字长

	USART1->CR1 |= (1<<3); //发送器使能

	USART1->CR1 |= (1<<2); //接收器使能

	//初始化串口控制寄存器CR2

	USART1->CR2 &= (3<<12); //CR2中的停止位

	//一般这个在控制寄存器CR1的13位，使能USART，放在串口初始化末尾

	USART1->CR1 |= (1<<13);

}
串口发送一个字节函数
void send_Uart(u8 data)

{

	while(!(USART1->SR & (1<< 6)));

	USART1->DR = data;

}
串口接收一个字节函数
u8 rece_Uart(void)

{

	u8 datab ;

	while(!(USART1->SR & (1<< 5)));

	datab = USART1->DR;

	return datab;

}

二、UDP 通信示例代码

UDP 是一种无连接的传输层协议，适用于实时性要求高但允许丢包的场景，如视频直播和在线游戏。

UDP协议是User Datagram Protocol的简称，是一种无连接的协议，每个数据报都是一个独立的信息，包括完整的源地址或目的地址，它在网络上以任何可能的路径传往目的地，因此能否到达目的地，到达目的地的时间以及内容的正确性都是不能被保证的。

既然有了保证可靠传输的TCP协议，为什么还要非可靠传输的UDP协议呢?主要的原因有两个。一是可靠的传输是要付出代价的，对数据内容正确性的检验必然占用计算机的处理时间和网络的带宽，因此TCP传输的效率不如UDP高。二是在许多应用中并不需要保证严格的传输可靠性，比如视频会议系统，并不要求音频视频数据绝对的正确，只要保证连贯性就可以了，这种情况下显然使用UDP会更合理一些。

UDP编程的服务器端一般步骤是：

1、创建一个socket，用函数socket();

2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选

3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();

4、循环接收数据，用函数recvfrom();

5、关闭网络连接;

UDP编程的客户端一般步骤是：

1、创建一个socket，用函数socket();

2、设置socket属性，用函数setsockopt();* 可选

3、绑定IP地址、端口等信息到socket上，用函数bind();* 可选

4、设置对方的IP地址和端口等属性;

5、发送数据，用函数sendto();

6、关闭网络连接;

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sock < 0) {
        perror("Failed to create socket");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in server_addr;
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(12345); // 目标端口
    inet_pton(AF_INET, "192.168.1.100", &server_addr.sin_addr); // 目标IP

    const char *msg = "Hello, UDP!";
    if (sendto(sock, msg, strlen(msg), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        perror("Send failed");
        close(sock);
        return -1;
    }

    printf("Message sent successfully\n");
    close(sock);
    return 0;
}