STM32CubeMX在FreeRTOS下使用串口进行数据收发

发表于 2021-8-3 15:26

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

串口3及中断使能，115200,8,None,1
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）
SYS时钟源设为定时器1
使能FreeRTOS，创建1个串口任务、创建1个互斥量
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

watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0FTV2F0ZXJiZW5iZW4=,size_16,color_FFFFFF,t_70.jpg

watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0FTV2F0ZXJiZW5iZW4=,size_16,color_FFFFFF,t_70.jpg

发表于 2021-8-3 15:27

3.设置SYS调试方式为串口，时钟源改为定时器1

watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0FTV2F0ZXJiZW5iZW4=,size_16,color_FFFFFF,t_70.jpg

发表于 2021-8-3 15:37

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
watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0FTV2F0ZXJiZW5iZW4=,size_16,color_FFFFFF,t_70.jpg

发表于 2021-8-3 15:38

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）

watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0FTV2F0ZXJiZW5iZW4=,size_16,color_FFFFFF,t_70.jpg

发表于 2021-8-3 15:41

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）

watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0FTV2F0ZXJiZW5iZW4=,size_16,color_FFFFFF,t_70.jpg

发表于 2021-8-3 15:41

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）

watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0FTV2F0ZXJiZW5iZW4=,size_16,color_FFFFFF,t_70.jpg

发表于 2021-8-3 15:42

8. 设置两个IO输出作为一个可视化依据

watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0FTV2F0ZXJiZW5iZW4=,size_16,color_FFFFFF,t_70.jpg
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

打开项目，先编译没有错误之后再进行修改

发表于 2021-8-3 16:32

代码功能实现
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 */

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 */

发表于 2021-8-3 16:33

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
}
}
/********************************************************************************/

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 */

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 */

发表于 2021-8-3 16:34

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 */
}

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 */
}

发表于 2021-8-3 16:54

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！

发表于 2021-8-4 20:26

用FreeRTOS+DMA吧

发表于 2021-8-4 20:26

freertos有多少个api函数

发表于 2021-8-4 20:26

怎么设置freertos的最大任务数

发表于 2021-8-4 20:26

freertos能用全局变量吗

发表于 2021-8-4 20:27

stm32 freertos 之串口中断

发表于 2021-8-4 20:27

你要带FreeRTOS的

发表于 2021-8-4 20:28

使用MODBUS-RTU标准协议通过串口进行通信

发表于 2021-8-4 20:28

FreeRTOS多任务共用串口？

发表于 2021-8-4 20:29

FreeRTOS中串口接收数据中断

[应用相关] STM32CubeMX在FreeRTOS下使用串口进行数据收发

相关帖子

浏览过的版块

精英会员奖章

奔腾之江水

常驻人口

技术高手奖章

核心会员奖章

坚毅之洋流

七世轮回

技术奇才奖章

沉静之湖泊

无冕之王奖章

突出贡献奖章

以坛为家

技术新星奖章

欢快之小溪

精华达人奖章

经常做客