STM32单片机串口收发必会数据传输-uint8、uint16等数据的解析-串口传输多数据与解析-物联网

只看该作者 · 2023-5-30 16:35

概述
      在常见的串口数据传输中，我们所熟知单片机常常传递的是unsigned char的数组，也有部分类库会定义成uint8、uint8_t的类型，但其本质上仍是char类型。

      而我们常见的串口通信一般分为两种格式，分别为ASCII与HEX传输，这也决定着数据接收方解析方式的不同。

      在某些情况下，我们需要用串口发送一些特殊的文本，其中不乏包含数据、格式等信息，我们需要正确了解其数据对应unsigned char的格式，就可以做到对数据的解析。

只看该作者 · 2023-5-30 16:35

二、基础知识
      在学习之前，我们必须熟知各类型的基本参数：

      unsigned类型
      unsigned类型又称作无符号型，区别于其他类型的最高以为是符号位，unsigned类型是没有最高位的符号位的，也就是说对于某个八位类型来说，该类型的取值范围在-128~127，而unsigned 该类型的取值范围则是0~255；

      char类型
      一个char类型占一个字节、8位，对于汉字来说，一个汉字需要两个char字符来存储，而对于英文、数字来说，一个字符占一个char字符的位置。

      unsigned char类型
      这是单片机中非常常见的类型，部分类库会将其typedef为uint8、uint8_t类型，unsigned char类型的取值范围为0~255

      HEX传输
      HEX即十六进制，代表数据以十六进制传输，一般我们常用来组帧或者向硬件发送协议。

      ASCII传输
      ASCII传输是常用的字符串与数值的传输方式，其简单、可靠，在日常的串口通信场景中，常用与特定可阅读的指令的通信。

只看该作者 · 2023-5-30 16:36

三、开发环境搭建
      为熟悉开发过程中，传输字符串、数据、十六进制在unsigned char类型中所占长度以及其他的情况，需要开发一款随时接受并输出每个字符的程序。

      下面我们使用STM32芯片，将程序开发出来，由于程序开发较为简单，有需要的朋友可以参考博文：TM32单片机开发-UART&USART串口收发-STM32CubeMx项目生成

      学习理论的开发者可以不跟随本文开发串口程序，紧跟本文思路即可。

只看该作者 · 2023-5-30 16:37

首先初始化串口，本文使用波特率：38400

只看该作者 · 2023-5-30 16:37

程序也十分简单，一个输入函数，一个输出函数。

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#include "usart1-board.h"

uint8_t data[10];

uint16_t len;

int main( void )

{

    Init();

                USART1_Init(38400);

    while( 1 )

    {

                        len=USART1_ReadRxBuffer(data);

                        USART1_SendStr(data,len);

    }

}

只看该作者 · 2023-5-30 16:38

我们对代码进行一下改进，让其能输出接收到的字符长度，即输出len。

复制

uint8_t data[10];

uint16_t len;

int main( void )

{

    Init();

                USART1_Init(38400);

    while( 1 )

    {

                        HAL_Delay(100);

                        len=USART1_ReadRxBuffer(data);

                        if(len!=0)

                        {

                                USART1_SendStr(data,10);

                                USART1_SendData(len);

                                memset(data,'\0',10);

                                

                        }

    }

}

只看该作者 · 2023-5-30 16:39

将程序编译并烧录至开发板，打开串口调试助手，波特率38400，我们开始调试。

只看该作者 · 2023-5-30 16:45

四、实验过程
我们首先通过串口调试助手发送某个长度的浮点型数据，观察单片机返回的数据与长度。

只看该作者 · 2023-5-30 16:46

这是在ASCII模式下接受返回数据，于是我们改为ASCII发送，HEX接受。

只看该作者 · 2023-5-30 16:46

通过观察返回数据，可以得出长度为5，因此对于发送的ASCII数据来说，每位均代表一个Hex字符，我们继续实验，将105.2与31 30 35 2E 32对应起来，则‘.’应该对应十六进制2E，我们测试一下。

只看该作者 · 2023-5-30 16:46

通过实验，发现其确实是一一对应起来的，这也为后续我们传输多个数据打开思路。

我们继续实验，探究汉字与unsigned char字符的关系。

正如我们所料，我们发送三个汉字实际接收长度为6个字符，即一个汉字占两个字符。

只看该作者 · 2023-5-30 16:48

下面我们更改单片机程序，使用printf尝试打印ASCII格式的数据。

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float val=102.5;

int main( void )

{

    Init();

        USART1_Init(38400);

    while( 1 )

    {

                        sprintf((char *)data,"A%.1f",val);

                        USART1_SendStr(data,sizeof(data));

                        HAL_Delay(1000);

    }

}

只看该作者 · 2023-5-30 16:48

下面我们烧录程序，烧录是需要关闭串口调试助手，防止冲突。

只看该作者 · 2023-5-30 16:48

只看该作者 · 2023-5-30 16:49

随后我们继续打开串口调试助手调试，理想的输出结果应该是：A102.5，位数应该为6位

只看该作者 · 2023-5-30 16:50

根据串口助手发来的数据，我们可以判断推测成立，那么我们能否规定长度呢，返回并继续更改源代码。

float val=102.5;
int main( void )
{
Init();
USART1_Init(38400);
while( 1 )
{
sprintf((char *)data,"A%4.1f",val);
USART1_SendStr(data,sizeof(data));
HAL_Delay(1000);
}
}

只看该作者 · 2023-5-30 16:55

打开串口调试助手，通过规定格式化%4.1f可以将格式限制在4字符，有效的保证了数据传输的可靠。

只看该作者 · 2023-5-30 16:55

五、规律总结
串口进行多个数据收发时，必须要熟知uisigned char类型的相关参数，通过本文总结的规律，在单片机开发时，多个传感器的数据传输可以通过指定位数来进行，大大提高了效率，节约时间。