一. 封装UART前的准备工作

1. 数据接收与保存方式
- 收到的数据需要保存,可以使用 buffer 或队列(操作系统支持)。
- 提供统一接口给上层(如APP),避免直接依赖HAL库。
- 如果更换芯片厂商或没有HAL库,直接使用HAL代码会带来维护困难。
- 推荐自行封装,例如 libmodbus、AT指令等,应用程序可直接使用这些封装。
- 串口连接WiFi模块时,AT指令层还可进一步封装,实现网络数据收发。

2. 软件层次结构的引入
- 多层软件架构可减少因芯片变化导致的程序修改。
- 保证程序的稳定性和可移植性,无需大幅调整代码。

推荐的层次结构
- 底层:HAL库
- 第二层:自定义封装
- 第三层:AT命令封装
- 第四层:APP封装
- 第五层:应用程序

3. 硬件连接示例
- 假设STM32与WiFi模块通过串口连接。

4. 函数封装示例
- 实现 AT_send() 函数时,通常会调用 HAL 库的串口发送函数,如:
HAL_UART_Transmit(&huart1, data, len); - 直接写芯片相关代码会导致移植困难,建议对 HAL 库进行封装,提升代码复用性。

5. 封装函数参数设计
- 自定义 UART 函数时应明确第一个参数表示串口,避免代码写死,增强通用性。

6. 封装的必要性
- 过度依赖底层库函数会导致更换芯片时需要大幅修改代码。
- 建议编写兼容多芯片的封装函数,提升代码适应性。

7. 第三方库兼容
- 无论使用哪家厂商的库,均可通过封装实现第三方库的兼容调用。

8. 抽象硬件操作
- 通常会将硬件操作抽象为结构体,便于管理和扩展。

9. 芯片自定义UART结构体
- 可根据不同芯片实现各自的 UART_Derive 结构体,提升可移植性。
二. HAL库串口发送流程解析 
1. STM32cubemx配置步骤
- 打开 STM32cubemx,选择 STM32F103C8T6 并进行配置。

2. 启用外部调试

3. 开启UART1

- 串口配置完成后即可显示相关信息。

4. 开启中断 
- 默认参数:115200波特率,8数据位,无校验位,1停止位。

5. 代码生成 
- 使用中断发送时,函数只使能中断,不判断发送完成状态。

6. 选择LIB库

- 串口可正常发送数据,配置简单,代码仅需两行即可实现:
cs
/* 使用中断方式发送数据 第一个参数是要用哪个串口 第二个是要发送的数据 第三个是数据长度 */
HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, "100aks\r\n", 8);
HAL_Delay(500); /* 等待发送完成 */
7. 数据接收与处理
- 测试能否收到数据,使用中断触发接收,但不代表已接收完成。

- 为便于观察,建议使用轮询方式。

- 读取成功返回 OK,否则持续读取,成功后将数据发送出去,1ms即可:
cs
/* 使用中断方式发送数据 第一个参数是要用哪个串口 第二个是要发送的数据 第三个是数据长度 */
HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, "100aks\r\n", 8);
HAL_Delay(500); /* 等待发送完成 */
/* 第一个是用哪个串口接收 第二个是接收后存在哪里 第三个是数据长度 第三个参数是超时时间 */
while(HAL_UART_Receive(&huart1, &c, 1, 100) != HAL_OK); c++;
/* 累加后发送 */
/* 读取成功后发送出去 */
HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, &c, 1);
HAL_Delay(1); /* 等待发送完成 */
- 累加后进行发送,增加程序趣味性。

- 输入1得到2,发送a得到b,直接使用库函数操作简单。

8. 应用程序需求与问题
- 要求:打印100ask,收到字符后累加并输出。
- 存在问题:
- 更换芯片需修改相关函数。
- 更换串口也需修改相关函数。
- 需改动地方较多,建议进行程序封装。
三. 添加FreeRTOS功能
cs
/* 使用中断方式发送数据 第一个参数是要用哪个串口 第二个是要发送的数据 第三个是数据长度 */ HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, "100aks\r\n", 8);
HAL_Delay(100);
/* 等待发送完成 */
/* 第一个是用哪个串口接收 第二个是接收后存在哪里 第三个是数据长度 第三个参数是超时时间 */ while(HAL_OK != HAL_UART_Receive(&huart1, &c, 1, 100));
c++;/* 累加后发送 */
/* 读取成功后发送出去 */
HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, &c, 1); HAL_Delay(1); /* 等待发送完成 */
- 复制代码,准备添加 FreeRTOS 功能。

1. FreeRTOS配置流程
- 打开 cubemx,选择中间键 -> freertos。

- 选择接口,参数默认即可,确保可抢占。

- 若使用 FreeRTOS,建议 HAL 库时钟基准不再用 system tick。
- 若 FreeRTOS 使用 system tick,需将 HAL 库延时等基准时钟切换为 TIM1。

- 修改 HAL 库时钟为 TIM1,生成代码。

2. main.c代码注意事项
- 开启 RTOS 后,main.c 的 while(1) 不再输出内容。

- 原因:main.c 只执行到调度器启动,后续代码不会执行。

- 需将代码写入默认任务中,编译运行后可看到结果。

- 结果可正常输出。

- 建议备份程序,便于后续维护。
