串口通讯接收数据的几种代码写法

原创 已于 2025-10-31 11:36:07 修改 · 492 阅读 · 9 ·
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#c语言 #stm32 #单片机

于 2025-10-30 18:20:07 首次发布

串口通讯

串口通讯代码

补充一下串口知识：

1、接收采用中断是为了能及时迅速接收。及时响应。
在这里插入图片描述

2、中断标志位写法
在这里插入图片描述

3.标志位使用方法：先判断标志位是否为1，出去之前清空标志位

——————————————————————main.py——————————————————————————————————
while(1)//反复检查标志位
{
	if(rxd_flag=1)//标志位，说明一个数据包接收完毕
	{
		process_data();
		rxd_flag=0;//标志位=0，是在处理数据之后，表明rxd_flag=0时，数据处理完毕
	}
}
——————————————————————————————————————————————————————————————————
_______________________usart.py__________________________________
uint8_t rx_buffer[100];//不固定保持，数据缓冲去设置大些
uint8_t rxd_flag;
void USART2_IRQHandler(void)
{
	uint8_t Recv_data;		
	static uint8_t recv_state = 0;
	static uint8_t rx_buffer_index = 0;
	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)		//判断是否是USART1的接收事件触发的中断
	{
		uint8_t Recv_data = USART_ReceiveData(USART1);				//读取数据寄存器，存放在接收的数据变量
		
		/*使用状态机的思路，依次处理数据包的不同部分*/
		
		switch(recv_state)
		{
			case 0: 
			{
				//# ！rxd_flag 用于判断是否缓存区数据全部处理完，处理完之后才能处理新的数据。#
				if(Recv_data=='$' && ！rxd_flag)  //判断包头，是包头就进入下一个状态
				{
						rx_buffer_index = 0; 
						recv_state=1;
				}
				else
				{
					recv_state=0;   //不是包头，就保持当前状态，一直等待包头
				}
			}
				break;
			case 1:   
			{
				if(Recv_data=='\r')//如果是\r,进入下一个阶段，不是就保存数据到rx_buffer中
				{
					recv_state=2;
				}
				else
				{
					rx_buffer[rx_buffer_index++]=Recv_data;
				}
			}	
				break;
			case 2:
			{
					if(Recv_data=='\n')
					{
						rxd_flag= 1;////标志位=1，是在接收完一包数据状态，表明rxd_flag=1时，一包数据接收完毕
						recv_state=0;
					}
			}	
			break;
		}
		USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);		//清除标志位
	}
}

_________________________________________________________

1 发送数据

/**
  * 函    数：串口发送一个字节
  * 参    数：Byte 要发送的一个字节
  * 返 回 值：无
  */
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
	USART_SendData(USART1, Byte);		//将字节数据写入数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形
	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);	//等待发送完成
	/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/
}

/**
  * 函    数：使用printf需要重定向的底层函数
  * 参    数：保持原始格式即可，无需变动
  * 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	Serial_SendByte(ch);			//将printf的底层重定向到自己的发送字节函数
	return ch;
}
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
	uint32_t Result = 1;	//设置结果初值为1
	while (Y --)			//执行Y次
	{
		Result *= X;		//将X累乘到结果
	}
	return Result;
}

/**
  * 函    数：串口发送数字
  * 参    数：Number 要发送的数字，范围：0~4294967295
  * 参    数：Length 要发送数字的长度，范围：0~10
  * 返 回 值：无
  */
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)		//根据数字长度遍历数字的每一位
	{
		Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');	//依次调用Serial_SendByte发送每位数字
	}
}

2 接收数据

2.1 如果说你的数据包协议比较简单，我们可以在数据接收的时候，在串口中断里面实时解析。

在这里插入图片描述

2.1.1接收固定包长 :

数据格式：[ 0XFF 0X01 0X02 0X03 0X04 0XFE ]
在接收中断接收一个字节后，用状态机来接收该字节（会多次反复进入状态机，每来一个数据，进入一次状态机）

uint8_t rx_buffer[4];
uint8_t rx_buffer_RxFlag;
void USART2_IRQHandler(void)
{
	uint8_t Recv_data;		
	static uint8_t recv_state = 0;
	static uint8_t rx_buffer_index = 0;
	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)		//判断是否是USART1的接收事件触发的中断
	{
		uint8_t Recv_data = USART_ReceiveData(USART1);				//读取数据寄存器，存放在接收的数据变量
		
		/*使用状态机的思路，依次处理数据包的不同部分*/
		
		switch(recv_state)
		{
			case 0: 
			{
				if(Recv_data==0xFF)  //判断包头，是包头就进入下一个状态
				{
						rx_buffer_index=0;
						recv_state=1;
				}
				else
				{
					recv_state=0;   //不是包头，就保持当前状态，一直等待包头
				}
			}
			break;
			case 1:   
			{
				rx_buffer[rx_buffer_index++]=Recv_data;
				if(rx_buffer_index>=4)
				{
					recv_state=2;
				}
			}	
			break;
			case 2:
			{
				if(Recv_data==0xFE)
				{
					recv_state=0;
					rx_buffer_RxFlag=1;
				}
			}
			break;
		}
		USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);		//清除标志位
	}
}
2.1.2接收可变包长 :

在这里插入图片描述

uint8_t rx_buffer[100];//不固定保持，数据缓冲去设置大些
uint8_t rx_buffer_RxFlag;
void USART2_IRQHandler(void)
{
	uint8_t Recv_data;		
	static uint8_t recv_state = 0;
	static uint8_t rx_buffer_index = 0;
	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)		//判断是否是USART1的接收事件触发的中断
	{
		uint8_t Recv_data = USART_ReceiveData(USART1);				//读取数据寄存器，存放在接收的数据变量
		
		/*使用状态机的思路，依次处理数据包的不同部分*/
		
		switch(recv_state)
		{
			case 0: 
			{
				if(Recv_data=='$')  //判断包头，是包头就进入下一个状态
				{
						rx_buffer_index = 0; 
						recv_state=1;
				}
				else
				{
					recv_state=0;   //不是包头，就保持当前状态，一直等待包头
				}
			}
				break;
			case 1:   
			{
				if(Recv_data=='\r')//如果是\r,进入下一个阶段，不是就保存数据到rx_buffer中
				{
					recv_state=2;
				}
				else
				{
					rx_buffer[rx_buffer_index++]=Recv_data;
				}
			}	
				break;
			case 2:
			{
					if(Recv_data=='\n')
					{
						rx_buffer_RxFlag = 1;
						recv_state=0;
					}
			}	
			break;
		}
		USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);		//清除标志位
	}
}
补充：发送方发送数据过快，接收来不及处理

一般而言，单片机发送方，发送一个数据包到下一个发送新的数据包，有一定的间隔，这段时间足够，单片机接收方，解析并处理了该数据。

但是如果单片机发送方发送数据过快，接收方来不及处理怎么办？
思路1：双缓冲区，
:思路2：接收方接收的数据过快，新的数据会覆盖缓冲区，怎么办？老的数据如果没有处理完，新的数据就不保存到缓冲区。

但是这种方法其实不好，部分新的数据会丢失。

mian.py
这种标志位的用法，进去之前判断标志位==1，出去之前标志位清零。

gpio_init():
usart_init();
led_init();
while(1)
{
	if(rxd_flag=1)//标志位，说明一个数据包接收完毕
	{
		process_data();
		rxd_flag=0;//标志位，说明一个数据包处理完毕，可以再次接受新的数据
	}
}

usart.py

uint8_t rx_buffer[100];//不固定保持，数据缓冲去设置大些
uint8_t rx_buffer_RxFlag;
void USART2_IRQHandler(void)
{
	uint8_t Recv_data;		
	static uint8_t recv_state = 0;
	static uint8_t rx_buffer_index = 0;
	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)		//判断是否是USART1的接收事件触发的中断
	{
		uint8_t Recv_data = USART_ReceiveData(USART1);				//读取数据寄存器，存放在接收的数据变量
		
		/*使用状态机的思路，依次处理数据包的不同部分*/
		
		switch(recv_state)
		{
			case 0: 
			{
				//# ！rxd_flag 用于判断是否缓存区数据全部处理完，处理完之后才能处理新的数据。#
				if(Recv_data=='$' && ！rxd_flag)  //判断包头，是包头就进入下一个状态
				{
						rx_buffer_index = 0; 
						recv_state=1;
				}
				else
				{
					recv_state=0;   //不是包头，就保持当前状态，一直等待包头
				}
			}
				break;
			case 1:   
			{
				if(Recv_data=='\r')//如果是\r,进入下一个阶段，不是就保存数据到rx_buffer中
				{
					recv_state=2;
				}
				else
				{
					rx_buffer[rx_buffer_index++]=Recv_data;
				}
			}	
				break;
			case 2:
			{
					if(Recv_data=='\n')
					{
						rx_buffer_RxFlag = 1;
						recv_state=0;
					}
			}	
			break;
		}
		USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);		//清除标志位
	}
}
接收一个字节数据，马上处理该数据(暂时保留)
/**
***********************************************************************
包格式：帧头0  帧头1  数据长度高8位  数据长度低8位                 功能字           和校验高8位   和校验低8位
        0x42   0x4d	        0x00	      0x1C	     ...		...		...		...	SumH	      SumL	    总计32字节
***********************************************************************
*/
#define FRAME_HEAD_0        0x42  
#define FRAME_HEAD_1        0x4D
#define PACKET_DATA_LEN     32  //包长度
void USART0_IRQHandler(void)
{
	if (usart_interrupt_flag_get(g_uartHwInfo.uartNo, USART_INT_FLAG_RBNE) != RESET)
	{
		usart_interrupt_flag_clear(g_uartHwInfo.uartNo, USART_INT_FLAG_RBNE);
		uint8_t uData = (uint8_t)usart_data_receive(g_uartHwInfo.uartNo);
		//接收完数据，马上处理
		ProcUartData(uData);
	}
}
//实现来了一个数据，是包头和包尾剔除，保存载荷数据，当接收一个完整的数据包，标志位置1
//标志位置1,用于通知处理该数据包。
static void ProcUartData(uint8_t data)//这个函数会自动反复执行，因为中断中调用该函数
{
	static uint8_t s_index = 0;//静态变量，只要第一次进入赋值为0，以后进入不在初始化。
	g_rcvDataBuf[s_index++] = data;
	
	switch (s_index)//S_index 是数组的索引。
	{
		case 1:
			if (g_rcvDataBuf[0] != FRAME_HEAD_0)//如果不是包头1，索引设置为0
			{
				s_index = 0;
			}
			break;
		case 2:
			if (g_rcvDataBuf[1] != FRAME_HEAD_1)//包头1成立，但包头2不成立，索引设置为0
			{
				s_index = 0;
			}
			break;
		case PACKET_DATA_LEN://当数组长度存够32个字节（一个数据包为32个字节）
			g_pktRcvd = true;//标志位1，标志着一个完整数据包接收完毕
			s_index = 0;
			break;
		default:
			break;
	}
}



uint8_t Serial_RxData[100];		//定义串口接收的数据变量
uint8_t Serial_RxFlag;		//定义串口接收的标志位变量
/**
  * 函    数：USART1中断函数
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入
  */
void USART1_IRQHandler(void)
{
	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)		//判断是否是USART1的接收事件触发的中断，防止其他中断进入
	{
		while(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == RESET);//等待当前字节接收结束
		//如果USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == RESET，就反复执行空语句，一直等待、
		//直到USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET，跳出循环
		
		Serial_RxData[res1] = USART_ReceiveData(USART1);				//读取数据寄存器，存放在接收的数据变量
		res1++;
		Serial_RxFlag = 1;										//置接收标志位变量为1
		USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);			//清除USART1的RXNE标志位
																//读取数据寄存器会自动清除此标志位
																//如果已经读取了数据寄存器，也可以不执行此代码
	}
}
2.1.3 不带针头和帧尾的数据包：串口中断+定时中断超时接收数据包的编程方法

在这里插入图片描述
这种数据包没有涵盖帧头和帧尾，无法通过帧头和帧尾去判断数据包的完整性，只能通过时间间隔来判别我们数据包的完整性，我们标准的modus数据协议就是这种，数据包和数据包之间有一定的间隔，

补充：串口中断需要中断优先级比定时器优先级设置高一下，防止漏数据。

在这里插入图片描述

数据包间隔一般设置为4~10个数据间隔。
9600波特率 9600个bit/1 s
1个bit 1/9600s
1个字节（1个数据帧10位） 1/960010
10个字节（1个数据帧10位） 1/960010*10 S = 10ms

-------------------------time.py----------------------------
uint8_t rxd_cnt;
uint8_t rxd_flag =0;
uint8_t rxd_buf[100];
uint8_t rxd_index = 0;
void TIM2_IRQHandler(void)
{
		if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)==SET)
		{
				rxd_cnt++;//每过1ms 计数变量+1
				if(rxd_cnt>=10)//当没有接收数据超过10ms。
				{
					rxd_cnt = 0;
					rxd_flag = 1;//标识数据包接收完成
				}
				TIM_ClearITPendingBit(TIM2 , TIM_IT_Update);
		}
}
--------------------------------------------------------------
--------------------------usart.py-----------------------------
void USART3_IRQHandler(void)
{
	if(USART_GetITStatus(USART1 , USART_IT_RXNE == SET ))
	{
		rxd_buf[rxd_index++] = USART_ReceiveData(USART1);
		rxd_cnt = 0;//只要接收到数据就rxd_cnt = 0，清零，
		//每接收一次数据，都会清零，因此接收数据时无法累加，只要在没有接收数据时，才计数累加。
		USART_ClearITPendingBit(USART1 , USART_IT_RXNE);
	}
}
---------------------------------------------------------------------
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串行通信口简称串口。美国电子工业协会EIA按电气标准及协议来分，包括RS-232C、RS-422、RS-485、USB等。RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性作出规定，不涉及接插件、电缆或协议。USB是近几年发展起来的新型接口标准，主要应用于高速数据传输领域。最常用的接口就是RS-232串口和并口，RS232是一个全双工的通讯协议，它可以同时进行数据接收和发送的工作。本工具包含全代码。
串口通讯完整源码
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非常完整的工厂用的串口设备通讯案例，用于我湖南分公司的电压内阻测试仪，采用Access数据库，发送指令格式：1.3233e-03,2.3233e+00，每次发送指令前先发送9.9999e-03,2.3233e+00验证
27. 一文掌握Labview串口通讯程序设计与优化
关注我，更多技术问题欢迎私聊~
07-15 3234
大家好~本文是==0基础串口通讯==文章，无需Labview基础，读完即可完成串口通讯设计。 之前给大家出过一期有关于串口通讯硬件配置的文章，那么本期着重讲一下从硬件连接到纠错再到软件如何设计，并针对之前的文章中大家提问到的问题做出相应的答疑，针对串口连接时存在的一系列连接错误、软件不通等问题展开要论，优化了设计结构，最终生成一个结构稳定不复杂的程序，所以本文的题目是串口通讯程序设计，请看题注。
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