• 基于STM32G431嵌入式学习笔记——六、串口中断实例（基于第12届蓝桥杯串口部分题目）

    上一节我们初步了解了中断的配置、串口的调试以及中断处理子程序的定义，接下来我们就来学习一下具体如何去应用串口中断。

    一、真题引入

    1.功能概述
    在这里插入图片描述

    2.串口功能
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    二、环境配置

    我们依旧以第四节完成的第12届蓝桥杯节选题为初始环境进行配置，复制出副本改名为USART
    在这里插入图片描述

    1) CubeMX 初始化 USART1
    （一配引脚和异步通讯，二配速率、长度等，三配中断允许和优先级）；
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述
    2) 打开keil，将main.c恢复到两节前的内容
    参考原来代码里的全局变量、头文件、函数声明、函数定义进行文件恢复。
    这告诉我们编程时及时存档拷贝备份是很重要的！！）

    三、函数实现
    1.led.h led.c key.c key.h

    参考基于STM32G431嵌入式学习笔记——四、LED+KEY+LCD综合练习（基于第12届蓝桥杯显示部分题目）

    2.busi.h

    在书写头文件前，我们首先要考虑关于停车场我们都需要有什么：
    各种基本属性（车、时间、停车位）；进车库出车库操作还有一些基本的异常处理函数。
    因此我们围绕以上设想进行书写。
    （1）一些基本属性的定义
    车：车的类型 + 车牌号
    时间：年月日时秒分
    停车位：车 + 停留时间 + 是否有车占据
    在这里插入图片描述

    （2）相关属性的初始化
    在这里插入图片描述

    （3）相关异常以及状态判断
    在这里插入图片描述

    （4）关于停车场会发生的功能函数
    在这里插入图片描述

    至此busi.h头文件编写完毕，完整代码如下：

    //车
typedef struct Car
{
    char type[5];
    char id[5];
}Car;
//时间
typedef struct Time
{
    int year,month,day;
    int hour,minute,second;
}Time;
//停车位
typedef struct Parking
{
    Car car;
    Time time;
    char flag;
}Parking;

//停车场有8个位置
#define PARKING_SIZE 8
//车辆信息初始化
Car CarInit(char* type,char* id);
//时间设置
Time TimeInit(int year,int month,int day,int hour,int minute,int second);
//停车场初始化
void ParkingInit(void);

//判断传入字符串格式是否正确
int DataSplit(void);
//判断当前车位是否是空
int IsEmpty(Parking now);
//判断目前的车是进场还是离场（停车场原来就存在则为离场）
int IsExist(Car oldcar,Car newcar);

//车辆进入停车场
int ParkIn(Parking *park,Car car,Time enter);
//车辆离开停车场
float ParkOut(Parking *park,Car car,Time leave);
//清空某车位信息
void ClearPark(Parking *park,int location);
//串口通信函数
void park_proc(Parking *park,Car car,Time time);

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    3.busi.c

    （1）多个文件都会使用的全局变量定义
    当我们想让某个全局变量在同工程不同文件下起到相同作用，则需借助extern来修饰：
    在这里插入图片描述
    （2）仅在该文件会使用的全局变量定义
    在这里插入图片描述
    （3）相关属性的初始化
    其中strcpy用到了#include "string.h"的头文件
    在这里插入图片描述

    （4）相关异常以及状态判断
    ①字符串格式校验
    我们会对字符串进行分割拆解，并对分割出来的每一个字符串进行类型的校验。
    这里用到了**sscanf( )函数，来自#include “sdtio.h”**的头文件
    常见用法如下：
    在这里插入图片描述那么这一长长的字符串是从哪里来的呢？我们通过题目可以知道车辆信息是由串口输入的，因此我们需要设置一些与串口通信有关的变量，写入usart.c文件中：
    在这里插入图片描述
    其中RxLen、TxLen分别为接收信息、发送信息的字符串长度，其定义应在usart.h文件中进行宏定义；
    且在刚刚定义的这几个变量我们是会在多个文件中去使用的，因此我们不妨将其在头文件中再次定义（添加extern是代表这个全局变量在每个文件中出现的时候代表的是相同的变量）

    如果将extern变量写入某头文件，这样如果我们想在多个.c文件中使用该变量，仅需在对应的文件开头添加#include "某某.h"就好

    具体结果如下：
    在这里插入图片描述
    这时我们便可以在busi.c中调用该头文件，去使用这些串口通信变量（顺便将可能会即将用到的头文件也加入）：
    在这里插入图片描述

    接下来我们就书写函数内容，大体思路就是“分割字符串，匹配字符串，不合要求就返回0，并向串口发送端buffer传入错误提示信息；完全匹配就返回1”
    在这里插入图片描述

    ②判断车位是否为空 ③判断当前车是否与现停的车相同
    在这里插入图片描述（5）关于停车场会发生的功能函数
    ①进入停车场
    在这里插入图片描述

    ②离开停车场 + 清除车位数据
    继续跟在上面的函数之后书写就好

    //车辆离开停车场
float ParkOut(Parking *park,Car car,Time leave)
{
    int i,ptime1,ptime2;
    i = ptime1 = ptime2 = 0;
    float price = 0;
    Car oldcar;
    Time oldtime;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        oldcar = park[i].car;
        oldtime = park[i].time;
        //进入if循环则说明是要从这个位置离开停车场
        if(IsExist(oldcar,car))
        {
            //判断时间是否合法
            ptime1 = (leave.year - oldtime.year)*365*24 +
                    (leave.month - oldtime.month)*30*24 +
                    (leave.day - oldtime.day)*24 + 
                    (leave.hour - oldtime.hour)*1;
            ptime2 = (leave.minute - oldtime.minute)*60 + 
                    (leave.second - oldtime.second);
            //进入if说明时间不合法
            if(ptime1<0 && ptime2<0)
            {
                return -2;//time error
            }
            else
            {
                idle++;
                if(strcmp(car.type,"CNBR")==0)
                {
                    price = cnbr;
                    car1--;
                }
                if(strcmp(car.type,"VNBR")==0)
                {
                    price = vnbr;
                    car2--;
                }
                ClearPark(park,i);
                ParkTime = ptime2>0 ? (ptime1+1) : ptime1;
                SumMoney = 1.0*price*ParkTime;
                return SumMoney;
            }
        }
    }
    return -1;//没有匹配的车位，说明这辆车原本就不在车库里
}
//清空某车位信息
void ClearPark(Parking *park,int location)
{
    Car car;
    Time time;
    car=CarInit("","");
    time = TimeInit(0,0,0,0,0,0);
    park[location].car = car;
    park[location].time = time;
    park[location].flag = 1;
    return ;
}

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    （6）串口通信函数

    在书写函数前，我们先去了解一下如何使板子向串口传递信息：
    在这里插入图片描述传递函数位于stm32g4xx_hal_uart.c的1120行左右
    在这里插入图片描述由此得出结论，当我们想要向串口传递信息的时候，就将想要传达的信息存入buffer中，随即通过该函数将buffer中信息取出并向串口发送，从而实现我们的目标：
    在这里插入图片描述
    至此busi.c书写完毕，完整代码如下：

    #include "busi.h"
#include "string.h"
#include "stdio.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"

extern int car1;//CNBR类车
extern int car2;//VNBR类车
extern int idle;//剩余空位

//两种类型收费价格
extern float cnbr;
extern float vnbr;

//状态切换符
extern char lcd_flag;//表示LCD屏幕内容的切换，1为车位显示，0位费率设置
extern char lcd_update_flag;//表示屏幕显示的数据是否要更新（受串口通信影响）

int year,month,day,hour,minute,second;//时间
char id[5];//车牌号
char type[5];//车辆类型
Parking park[PARKING_SIZE];//存储车位信息

int ParkTime = 0;//停车总时长
float SumMoney = 0;//收费总价格

//车辆信息初始化
Car CarInit(char* type,char* id)
{
    Car car;
    strcpy(car.type,type);
    strcpy(car.id,id);
    return car;
}

//时间设置
Time TimeInit(int year,int month,int day,int hour,int minute,int second)
{
    Time time;
    time.year = year;time.month = month;time.day = day;
    time.hour = hour;time.minute = minute;time.second = second;
    return time;
}
//停车场初始化
void ParkingInit(void)
{
    int i=0;
    for(i=0;i<PARKING_SIZE;i++)
    {
        Car car = CarInit("","");
        Time time = TimeInit(0,0,0,0,0,0);
        park[i].car = car;
        park[i].time = time;
        park[i].flag = 1;//1为可以停车，0为不能停车
    }
}

//判断传入字符串格式是否正确
int DataSplit(void)
{
    /*分割数据：数据来自uart的接收端*/
    sscanf((char *)usart_rx,"%4s:%4s:%2d%2d%2d%2d%2d%2d",type,id,&year,&month,&day,&hour,&minute,&second);
    /*清空buffer*/
    memset(usart_rx,0,sizeof(usart_rx));
    /*字符校验*/
    //两种车的类型都不属于
    if(strcmp(type,"CNBR")!=0 && strcmp(type,"VNBR")!=0)
    {   
        //错误提示给usart发送端
        sprintf(usart_tx,"Type Match Error\n");
        HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char *)usart_tx,strlen(usart_tx),TxLen);
        return 0;
    }
    //时间书写有问题
    else if(month>12||day>31||hour>24||minute>60||second>60)
    {
        sprintf(usart_tx,"Time Format Error\n");
        HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char *)usart_tx,strlen(usart_tx),TxLen);
        return 0;
    }
    return 1;//正确则返回1
}
//判断当前车位是否是空
int IsEmpty(Parking now)
{
    return now.flag;
}
//判断目前的车是进场还是离场（停车场原来就存在则为离场）
int IsExist(Car oldcar,Car newcar)
{
    if(strcmp(oldcar.id,newcar.id)==0 && strcmp(oldcar.type,newcar.type)==0)
    {
        return 1;
    }
    return 0;
}

//车辆进入停车场
int ParkIn(Parking *park,Car car,Time enter)
{
    int i=0;
    if(idle==0)//没有空闲车位
    {
        return 0;
    }
    for(i=0;i<PARKING_SIZE;i++)
    {
        if(IsEmpty(park[i]))
        {
            park[i].car = car;
            park[i].time = enter;
            park[i].flag = 0;

            idle--;
            if(strcmp(car.type,"CNBR") == 0)
            {
                car1++;
            }
            if(strcmp(car.type,"VNBR")==0)
            {
                car2++;
            }
            if(idle == 0)
            {
                control_led(LED1,OFF);
            }
            else
            {
                control_led(LED1,ON);
            }
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}
//车辆离开停车场
float ParkOut(Parking *park,Car car,Time leave)
{
    int i,ptime1,ptime2;
    i = ptime1 = ptime2 = 0;
    float price = 0;
    Car oldcar;
    Time oldtime;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
        oldcar = park[i].car;
        oldtime = park[i].time;
        //进入if循环则说明是要从这个位置离开停车场
        if(IsExist(oldcar,car))
        {
            //判断时间是否合法
            ptime1 = (leave.year - oldtime.year)*365*24 +
                    (leave.month - oldtime.month)*30*24 +
                    (leave.day - oldtime.day)*24 + 
                    (leave.hour - oldtime.hour)*1;
            ptime2 = (leave.minute - oldtime.minute)*60 + 
                    (leave.second - oldtime.second);
            //进入if说明时间不合法
            if(ptime1<0 && ptime2<0)
            {
                return -2;//time error
            }
            else
            {
                idle++;
                if(strcmp(car.type,"CNBR")==0)
                {
                    price = cnbr;
                    car1--;
                }
                if(strcmp(car.type,"VNBR")==0)
                {
                    price = vnbr;
                    car2--;
                }
                ClearPark(park,i);
                ParkTime = ptime2>0 ? (ptime1+1) : ptime1;
                SumMoney = 1.0f*price*ParkTime;
                return SumMoney;
            }
        }
    }
    return -1;//没有匹配的车位，说明这辆车原本就不在车库里
}
//清空某车位信息
void ClearPark(Parking *park,int location)
{
    Car car;
    Time time;
    car=CarInit("","");
    time = TimeInit(0,0,0,0,0,0);
    park[location].car = car;
    park[location].time = time;
    park[location].flag = 1;
    return ;
}
//串口通信函数
void park_proc(Parking *park,Car car,Time time)
{
    SumMoney = ParkOut(park, car, time);
    //没有匹配，就尝试能不能进入停车场
    if(SumMoney==-1.0)
    {
        if(ParkIn(park,car,time))
        {
            sprintf(usart_tx,"Success Parking Car!\n");
            HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char*)usart_tx,strlen(usart_tx),TxLen);        
        }
        else
        {
            sprintf(usart_tx,"Error! Parking is full\n");
            HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char*)usart_tx,strlen(usart_tx),TxLen);        

        }
    }
    //时间非法
    if(SumMoney==-2.0)
    {
        sprintf(usart_tx,"Time Logic Error ! \n");
        HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char*)usart_tx,strlen(usart_tx),TxLen);        
    }
    //出库成功
    if(SumMoney>=0)
    {
        sprintf(usart_tx,"%s:%s:%d:%.2f\n",car.type,car.id,ParkTime,SumMoney);
        HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char*)usart_tx,strlen(usart_tx),TxLen);
    }
}


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    4.main.c内容补充

    （1）调用串口函数
    我们书写了许多与串口通信的函数，总得需要一个函数放在主函数里进行调用。
    首先在主函数前进行声明
    在这里插入图片描述在主函数之后进行函数定义
    在这里插入图片描述

    **HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef huart, uint8_t pData, uint16_t Size)
    **功能：**设置接收数据存放的位置和接收数据的长度。串口接收到指定长度数据后，关闭中断（只触发一次），进入中断接收回调函数。

    函数定义位于stm32g4xx_hal_uart.c文件1370行左右
    在这里插入图片描述

    注意因为这里使用了许多来自busi.c和busi.h的变量，因此我们要将相关尚未在main.c中定义的变量extern：
    在这里插入图片描述
    （2）重写lcd_proc()函数
    因为我们在多处地方涉及了lcd屏幕数据更新的操作，因此我们用一变量来表示lcd灯是否需要更新的状态
    在这里插入图片描述

    void lcd_proc()
{
  if(lcd_update_flag==1)
  {
    lcd_update_flag=0;
		// LCD_Clear(Black);
		LCD_SetBackColor(Black);
		LCD_SetTextColor(White);
  if(lcd_flag == 1)//车位显示界面
  {
    LCD_DisplayStringLine(Line2,(unsigned char *)"       Data         ");
    /*
      sprintf函数
      用于将我们本应该直接格式化输出的语句内容存储至字符串
      位于stdio.h�?
    */
    sprintf(str,"   CNBR:%d           ",car1);//第四行即将显示的内容
    LCD_DisplayStringLine(Line4,(unsigned char *)str);
    sprintf(str,"   VNBR:%d           ",car2);//第六行即将显示的内容
    LCD_DisplayStringLine(Line6,(unsigned char *)str);
    sprintf(str,"   IDLE:%d           ",idle);//第八行即将显示的内容
    LCD_DisplayStringLine(Line8,(unsigned char *)str);
  }
  else//费率设置界面
  {
    LCD_DisplayStringLine(Line2,(unsigned char *)"       Para         ");
    sprintf(str,"   CNBR:%.2f        ",cnbr);
    LCD_DisplayStringLine(Line4,(unsigned char *)str);
    sprintf(str,"   VNBR:%.2f        ",vnbr);
    LCD_DisplayStringLine(Line6,(unsigned char *)str);
		LCD_DisplayStringLine(Line8,(unsigned char *)"                    ");
  }
  }
}

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    （3）重写key_proc()函数
    在所有的分支中均添加lcd屏幕需要切换了的状态符

    void key_proc(void)
{
  char value = key_scan();
  switch(value)
  {
    case 1:
      /*切换LCD显示屏界面的操作*/
      lcd_flag = (lcd_flag == 1 ? 0 : 1);
      lcd_update_flag=1;
      break;
    case 2:
      /*CNBR、VNBR费率增加0.5�?*/
      cnbr += 0.5f;
      vnbr += 0.5f;
      lcd_update_flag=1;
      break;
    case 3:
      /*CNBR、VNBR费率减少0.5�?*/
      cnbr -= 0.5f;
      vnbr -= 0.5f;
      lcd_update_flag=1;
      break;
  }
}

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    （4）主函数调用

    int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */
  LCD_Init();//LCD屏幕初始化
  control_led(LEDALL,OFF);//全部灯灭
  ParkingInit();//初始化停车场信息
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)usart_rx,RxLen);//第一次调用 HAL_UART_Receive_IT()，允许接收中断
  LCD_Clear(Black);//用黑色清屏
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
    lcd_proc();
    key_proc();
    led_proc();
    busi_proc();
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

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    自此书写完毕，可以进行编译下载。

    四、串口调试

    打开串口调试助手，设置好基本信息
    在这里插入图片描述
    其中串口是根据自身连接的串口而定义，若不知晓可以打开设备管理器查看
    在这里插入图片描述可以在输入框输入对应的数据，然后发送
    在这里插入图片描述
    成功停车，板子上CNBR后面的数字应该也会变为1
    在这里插入图片描述
    再换成输入CNBR:A392:200202120001
    在这里插入图片描述
    CNBR收费3.5元。
    可以多停几组车辆，观察idle=0时LED1灯的情况。
    在这里插入图片描述

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