本文用于记载我嵌入式学习的一个过程。 记于2020.10.7
提示：以下是本篇文章正文内容
（1）通过串口完成PC和下位机的通讯 （2）串口使用自定义协议，包含起始位，地址，数据，结束位，crc校验 （3）通过串口能够管理外部设备，如复位，蜂鸣器，设置DA输出，获取AD值，并在介面显示 （4）支持串口在线升级，存储使用外部FLASH，下载支持断点重传，版本检验以及完整性检验，可自定义检验方法，如累加和，crc等。 （5）上位机开发支持自定义串口协议的软件，使用常见的能够实现图形界面的语言和框架，如C#,C++,python （6）进阶1.0：支持上述自定义协议替换为FreeModbus协议，使用宏切换 （7）进阶2.0：将协议和上层应用部分与驱动独立开来设计，利用宏使应用和协议部分支持多平台的移植 （8）进阶3.0：使用Web端，能通过浏览器实现上述功能。
目前，我通过串口助手完成PC与STM32F103的双向通信 只有当两者波特率一致时，才能正常收发数据，否则会导致乱码。
1>使能时钟，在对STM32的初始化程序进行编程时，第一步永远是时钟初始化； 不同功能的初始化意味着我们需要初始化不同的时钟，本文我们需要对USART进行初始化完成串口通信，而在STM32中，USART的RX引脚和TX引脚与GPIO端口复用，所以我们需要对GPIO和USART的时钟进行使能；缺一不可！
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //串口参数的配置，比如波特率，CRC校验等2>上一点也说到了，我们需要对GPIO和USART进行时钟的使能，这也意味着我们需要初始化两者的结构体，对结构体的成员变量进行赋值；由第一点可知，我们在配置GPIO端口工作模式的时候，不再是简单的推挽输出，需要复用；
TX引脚用于发送数据，也就是输出模式； GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=USART1_TX;//定义发送引脚 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//复用PA9的引脚功能，设置为复用输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//定义输出速度 而RX用于接收数据，即输入模式； GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=USART1_RX;//定义接收引脚 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//定义输出速度最后，我们需要配置串口的参数，一般来说，我们将参数配置为96-N-8-1即可； 波特率设置为9600，无校验位，8位数据位，1位停止位
USART_InitStructure.USART_BaudRate = baud;//波特率设置 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //双工3>配置串口参数后，我们需要将USART1使能，并打开接收中断，使之能够接收上位机发送的数据。当USART1接收到上位机发送的数据后，会产生中断，我们需要在中断部分将接收的数据用一个变量保存起来，用以功能的扩展；这也意味着我们需要配置NVIC，NVIC的配置同常规的一致，只需要将抢占优先级和响应优先级设置为最低即可。这里不再展示NVIC配置的代码。
4>上述配置完成后，我简单的叙述一下中断部分的编程思路：当数据被接受并被存储到移位接收寄存器中后，USART_IT_RXNE置1，所以我们需要根据它的状态进行判断，之后，我们设置一个变量将接收的数据存储，如果我们接下来需要通过TX引脚将接收的数据返回给上位机，并显示；我们需要调用已经配置好的函数
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)；将数据发送出去，但一般来说中断部分只做数据的接收，不进行数据处理，所以真正运用时需要注意一下了
上位机编程主要是界面的编写，以串口助手为模板；实现这个过程可以通过QT或者C#，这两者我都完成了串口助手的编写，但这里仅就C#进行展开。
串口助手的功能主要是通过串口接收下位机的数据，整个的设计思路如下： 1>设置上位机读取串口的一些基本信息，比如COM口，波特率，数据位、结束位的个数等等。 2>我们需要将读取/发送的数据显示在特定位置，比如我们设置一个专用的显示框 (Text)，以及一个专用的发送框(Text)。 3>最后，我们需要实现数据发送的功能，即：将发送框的内容通过串口发送至下位机。这个过程不论是在QT，还是C#，都有已经封装好的函数可以直接调用。
第一步：窗口的设置 这里我以一个通用的助手为模板，进行设计： 第二步：串口参数的设置 需要设置的参数一般有5个：端口号，波特率，数据位，停止位，校验。这里需要提供一系列选项，这里我是直接在Combobox属性框的Items中直接添加的，当然也可以通过代码来添加。 再将所有的参数选择完毕后，通过Open Port按键，实现串口数据的赋值，毕竟Combobox的数值与串口配置的参数还是有区别的，这里可以通过一个if语句来实现，也可以通过*switch…case…*来实现。
private void btn_OpenPort_Click(object sender, EventArgs e) { try { //将可能产生异常的代码放置在try块中 //根据当前串口属性来判断是否打开 if (serialPort1.IsOpen) { //串口已经处于打开状态 serialPort1.Close(); //关闭串口 btn_OpenPort.Text = "打开串口"; btn_OpenPort.BackColor = Color.ForestGreen; cbx_PortName.Enabled = true; cbx_DateBits.Enabled = true; cbx_BaudRate.Enabled = true; cbx_Parity.Enabled = true; cbx_StopBits.Enabled = true; textBox_receive.Text = ""; //清空接收区 textBox_send.Text = ""; //清空发送区 } else { //串口已经处于关闭状态，则设置好串口属性后打开 cbx_PortName.Enabled = false; cbx_DateBits.Enabled = false; cbx_BaudRate.Enabled = false; cbx_Parity.Enabled = false; cbx_StopBits.Enabled = false; serialPort1.PortName = cbx_PortName.Text; serialPort1.BaudRate = Convert.ToInt32(cbx_BaudRate.Text); serialPort1.DataBits = Convert.ToInt16(cbx_DateBits.Text); if (cbx_Parity.Text.Equals("None")) serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.None; else if (cbx_Parity.Text.Equals("Odd")) serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.Odd; else if (cbx_Parity.Text.Equals("Even")) serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.Even; else if (cbx_Parity.Text.Equals("Mark")) serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.Mark; else if (cbx_Parity.Text.Equals("Space")) serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.Space; if (cbx_StopBits.Text.Equals("1")) serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.One; else if (cbx_StopBits.Text.Equals("1.5")) serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.OnePointFive; else if (cbx_StopBits.Text.Equals("2")) serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.Two; serialPort1.Open(); //打开串口 btn_OpenPort.Text = "关闭串口"; btn_OpenPort.BackColor = Color.Firebrick; } } catch (Exception ex) { //捕获可能发生的异常并进行处理 //捕获到异常，创建一个新的对象，之前的不可以再用 serialPort1 = new System.IO.Ports.SerialPort(); //刷新COM口选项 cbx_PortName.Items.Clear(); cbx_PortName.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames()); //响铃并显示异常给用户 System.Media.SystemSounds.Beep.Play(); btn_OpenPort.Text = "打开串口"; btn_OpenPort.BackColor = Color.ForestGreen; MessageBox.Show(ex.Message); cbx_PortName.Enabled = true; cbx_DateBits.Enabled = true; cbx_BaudRate.Enabled = true; cbx_Parity.Enabled = true; cbx_StopBits.Enabled = true; } }第三步：串口数据的读取 这里的数据读取需要先为串口注册一个Receive事件： 以及代码部分的实现:
private void SerialPort1_DataReceived(object sender, System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e) { try { //因为要访问UI资源，所以需要使用invoke方式同步ui this.Invoke((EventHandler)(delegate { textBox_receive.AppendText(serialPort1.ReadExisting()); } ) ); } catch (Exception ex) { //响铃并显示异常给用户 System.Media.SystemSounds.Beep.Play(); MessageBox.Show(ex.Message); } } 到这里，可以通过单片机向上位机发送数据，来检测接收部分的实现效果。第四步：数据的发送
数据在发送之前，需要先检测端口是否打开，只有确认打开了串口，才可以进行数据的发送。 private void btn_send_Click(object sender, EventArgs e) { try { //首先判断串口是否开启 if (serialPort1.IsOpen) { //串口处于开启状态，将发送区文本发送 serialPort1.Write(textBox_send.Text); } } catch (Exception ex) { //捕获到异常，创建一个新的对象，之前的不可以再用 serialPort1 = new System.IO.Ports.SerialPort(); //刷新COM口选项 cbx_PortName.Items.Clear(); cbx_PortName.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames()); //响铃并显示异常给用户 System.Media.SystemSounds.Beep.Play(); btn_OpenPort.Text = "打开串口"; btn_OpenPort.BackColor = Color.ForestGreen; MessageBox.Show(ex.Message); cbx_PortName.Enabled = true; cbx_DateBits.Enabled = true; cbx_BaudRate.Enabled = true; cbx_Parity.Enabled = true; cbx_StopBits.Enabled = true; } }第五步：效果展示
在单纯的进行串口通信过程中（不涉及管理外设），会出现一种情况：单个字母能够正常的通讯，但当我发送一串字符时，会丢失部分数据；
通过上网查询得知，中断部分的一条语句导致程序运行过慢，导致上位机数据发完了，而下位机只接受到前面部分的数据；
void USART1_IRQHandler(void) { u8 r; if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET) { r = USART_ReceiveData(USART1); DateControl(r);//通过上位机控制下位机的外设 USART_SendData(USART1,r); //while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) != SET); } USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC); }注释掉的语句就是导致上述问题的“元凶”； 理解如下： 串口有移位寄存器，我们在发送之前判断一下发送移位寄存器是否满，如果未满则将数据发送即可。而不是发送状态寄存器的状态位；如果发送移位寄存器满了，硬件会自动帮我们把数据传递给发送寄存器，然后传递出去；但本条语句，就是在判断发送寄存器的状态，这也意味着，我们的时间浪费在“把移位寄存器的值放到发送寄存器+发送出去”两步上，事实上这不是我们需要关心的事情。
解决方法就像我代码所示，将那条语句注释掉，或者直接删掉就可以了这里我在上位机调试的时候出现了一个问题：数据发送后，单片机并没有给我返回数值，这个问题并不是因为上位机编程的错误；如果有遇到我这样的问题，解决的方法如下：
尝试重新向单片机烧写程序，通过这个方式，我达到了上述图片的效果。实现了简单的数据通信。2020.12.13： 实现了一个简单的串口助手，虽然功能也很少，但是未来的一段时间，我也会继续丰富相关的功能，但通过实现数据的通信，这能够帮助我们实现很多功能； 计划：在接下来半个月（12.13-12.28）的事件，了解IAP的基本原理以及具体的功能实现。
革命尚未成功，同志仍需努力！
