毕业设计1-DFROBOT 风速计 调试记录（基于485协议+ STM32Cubemx + STM32F103C8T6）
文章目录
- 一、风速计硬件连接部分
- 1.1 485->TTL模块
- 1.2 485风速计
- 二、设备调试常见问题分享
- 三、采用串口阻塞来发送接收
- 3.1 STM32CubeMX设备配置
- 3.2 Keil代码介绍（阻塞接收）
- 四、采用串口DMA实现发送接收
- 4.1 STM32CubeMX+DMA介绍
- 4.2 Keil + USART + DMA模式
- 总结
因为自己做毕业设计的需要，要调试风速计，因为第一次接触，特此来记录一下,文章不妥之处可在下面评论区，或者发送邮件至2802433362@qq.com，我会认真听取意见和建议的。
一、风速计硬件连接部分
对于485通信协议，我的理解是利用双绞线的差分信号来传递信息。如果对485通信协议感兴趣，我觉着可以去看《创客学院》的武老师讲的5种常见通信协议，我感觉老师讲的很清楚，小破站好像也有资源，不过好像不全，作为一名大学生嘛，找资源毕竟是一种基本技能，大家可自由发挥。
因为我们主要的目的是将传感器用起来，所以这篇主要是以应用配置为主，下面开始！！！
1.1 485->TTL模块
我们在学习STM32单片机串口部分的时候，我们要想把数据发送到串口调试助手上需要借助TTL->USB模块，同样在做485通信部分也需要一款485转TTL芯片，大家去淘宝买一下就好了，这个是我用到的芯片，因为我是需要把这个模块放到我的PCB板上的，所以买了485->TTL的。
| 485模块 | |
|---|---|
|
|
| 引脚图 | |
| ----- | – |
|
|
我们在使用的时候只需要左侧的（2)、(3)、(4)、(5),这个我们用的比较多很容易做，在右侧的部分我们只需用到(7)、(8)，即A、B两相信号线
黄色的线连接B相，绿色的线连接A相
1.2 485风速计
我使用的是这款的风速计，具体的资料可以参考下面的这个连接，有具体的一些通信协议
https://wiki.dfrobot.com.cn/SKU_SEN0483_RS485_Wind_Speed_Transmitter
整体连接线如下图所示：
从图中我们可以看到一下几个器件：
（1）电源适配器：因为风速计本身需要7~24V供电，所以需要另外一路电源来提供；
（2）风速计：这个是我们需要调节的传感器，他的输出口是有4根线的，如上图所示所示，1路电源线，1对信号线；
（3）风速计电源线和信号线：此处电源线需要跟适配器相连，信号线A、B两相直接接入485模块即可，不需任何供地，因为485通信是根据差分信号来传输信息的；
（4）485->TTL模块：上面已经介绍，不再赘述；
（5）ST-LINK: 烧录程序和调试使用；
（6）核心板：STM32F103C8T6;
（7）TTL->USB模块： 将接收的数据发送到串口。
此处推荐一款很好用的串口软件：微软自带的“串口调试助手”，他不仅界面简洁，而且后面还可以实现绘图的功能
二、设备调试常见问题分享
- 在开始之前，有几个特别好玩的事情想和大家分享一下：
1. 本来是485通信，你光讲串口干嘛，我要听485通信？
（a）其实是这样子的，485通信和串口就应用层面来说，485传输距离更远，信号抗干扰能力更强，但这只是他的硬件特征，485通信和串口的区别其实就是电平不太一样，需要进行一下电平转换，但是这部分的工作，485->TTL的模块已经完成了，而且我们也发现上面我介绍的那个模组，一侧是485的通信口，一侧是串口的RX和TX。所以在软件层面上，他们是完全一样的，调试485通信设备其实跟调试串口设备完全一样 。
（b）相信大家之间都有过调串口设备，例如蓝牙的AT指令集的经验（当然没经验也没关系，因为后面我会细讲）。基本上是通过串口发送一个指令，然后设备会返回给你一组数据，然后你对这组数据进行提取处理即可。
2. 我看你好像用了两个串口，之前我学习过串口重定向，一般分享的串口重定向都是只能一个串口，但是我想每个串口都能用printf()可不可以？
（a）当然是可以的啊，之前我们都是直接从网上荡下那段熟悉的代码，然后就可实现一个串口的重定向了，多个串口也是一样的，不过稍微复杂一点的是需要构造两个函数，我们只需要在usart.c文件中嵌入一下代码即可，这样我们既可以利用uart1_printf()函数和uart2_printf()函数显示调用，代码可参考后面，目前只是提一下。
3. 我不知道我程序写的对不对，但是我想先看下我的485设备是否可以正常工作可以吗
这个是可以的，我们只需要在“串口调试助手“”中发送可以让设备回应的数据帧就好了，以风速计为例。我们发送数据查询帧，之后就会收到设备数据应答帧，我们想要的风速值也包含在其中，我们只需要读取就行。
注意：我们发送数据是16进制的，不是字符串类型的，后面在写代码的时候也要注意
我们可以用串口调试助手简单看一下我们的485设备是否正常工作
需要注意（1）波特率是否和设备的一致；（2）我们接收区的设置要设置为16进制显示；（3）发送区也要设置成16进制发送。
三、采用串口阻塞来发送接收
这次共使用了2个串口，USART1(PA9、PA10)和USART2(PA2、PA3)。我们想要USART2来负责和485设备进行通信，USAR1T来和电脑进行串口通信。
3.1 STM32CubeMX设备配置
（1）我们先设置为“SW”调试模式；
（2）下面我们选择外部晶振模式；
（3）我们设置USART1，模式设置为异步，因为USART1用来和电脑通信，所以我们波特率可以选择为115200；
（4）对于USART2, 模式也同理配置为异步, 因为此串口是用来和485设备进行通信，所以波特率要和设备固有的9600一值
（5）为了观察是否成功发送数据，我们可以打开一个指示灯，PC13(核心板自带的灯对应的GPIO脚)
（6）我们设置时钟树：（一定要注意我们单片机的外部晶振是否为8M,需要根据对应的参数进行修改，有些单片机不太一样，要不然后面的所有时钟全是错的）。我们直接将时钟设置为最快，72M
这样的话，我们的STM32CubeMX就配置完成了。
3.2 Keil代码介绍（阻塞接收）
在主函数的while循环里面添加以下代码即可，一定要注意发送的不是字符串数据而是16进制数据
我们可以在usart.c文件中添加以下代码就可以实现多个串口的重定向了。
#include "stdarg.h"
#include "string.h"
#include "stdio.h"
#define TXBUF_SIZE_MAX 100
void uart1_printf(const char *format, ...)
{va_list args;uint32_t length;uint8_t txbuf[TXBUF_SIZE_MAX] = {0};va_start(args, format);length = vsnprintf((char *)txbuf, sizeof(txbuf), (char *)format, args);va_end(args);HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)txbuf, length, HAL_MAX_DELAY);memset(txbuf, 0, TXBUF_SIZE_MAX);
}void uart2_printf(const char *format, ...)
{va_list args;uint32_t length;uint8_t txbuf[TXBUF_SIZE_MAX] = {0};va_start(args, format);length = vsnprintf((char *)txbuf, sizeof(txbuf), (char *)format, args);va_end(args);HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)txbuf, length, HAL_MAX_DELAY);memset(txbuf, 0, TXBUF_SIZE_MAX);
}
在“main.c”文件中添加以下代码，可以实现基础代码收发，但是这种方式是比较占用CPU资源的。
unsigned char ReceiveBuff[BUFFERSIZE]; //接收缓冲区
double wind_speed=0;
uart2_printf("%c%c%c%c%c%c%c%c", 0x02,0x03,0x00,0x00,0x00,0x01,0x84,0x39); //给设备发送16进制问询帧
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_13); //指示灯电平反转
HAL_UART_Receive(&huart2, ReceiveBuff, 8, 100); //单片机接收数据帧，读取设备接收帧的前8个数据，保存在ReceiveBuff数组里面
wind_speed = (ReceiveBuff[3]*256 + ReceiveBuff[4])/10.0; //此处没有信息校验，直接按公式将有用数据读出
uart1_printf("wind_speed:%.3f\r\n", wind_speed); //将读取到的信息发送至电脑显示
for(int k = 0; k < 8 ; k++) //清空接收缓存区 //将数组数据清空ReceiveBuff[k]=0;
HAL_Delay(500);
通过阻塞方式来实现串口收发比较占用时间。对于一些传感器较多或者其他程序处理方面较多的项目，我比较推荐使用DMA的方式，而且最好我们能有一套数据自己的高效率的串口收发模板，这样可以大大提高我们之后的代码开发效率。
四、采用串口DMA实现发送接收
本次实验采用的是串口DMA方式来实现不定长数据的收发，并形成了一个比较简单的模板。
这部分参考的是小破站上的一个教学视频，感觉蛮好的：
https://www.bilibili.com/video/BV1vv411W7AU?spm_id_from=333.337.search-card.all.click
4.1 STM32CubeMX+DMA介绍
（1）打开STM32CubeMX，对于前面的SYS、RCC配置过程都是一样，只不过在串口配置的部分是有区别的，首先我们来配置串口1
（2）必须要打开串口1的中断，因为我们想用的是串口空闲中断
（3）串口1的波特率跟设备的波特率保持一致就好了，这里为9600.
（4）因为串口2只是用来和电脑来进行串口通信，所有只要设置成异步模式就好了，其余不需要设置，默认即可。
（5）剩下的跟前面的完全一样，点击生成工程即可。
4.2 Keil + USART + DMA模式
（1）在“main.c”中导入这些初始变量的定义
#define BUFFERSIZE 100 //接收的数据帧长度，本次其实只用了10位以内，为了通用性考虑，可以设置得大一些
uint8_t ReceiveBuff[BUFFERSIZE]; //定义接收数据存放的数组
uint8_t recv_end_flag = 0,Rx_len=0; //成功接收标志位；接收数据的长度
extern DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_rx;
double wind_speed=0;
（2）在“main.c”文件中添加应用程序，需要将中断和DMA初始化。
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE); //开启串口空闲中断
HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, ReceiveBuff, BUFFERSIZE);//开始让DMA接收一次
(3)下面我们开始编写串口中断程序，我们需要在“stm32f1xx_it.c”文件中添加：
我们需要将在”main.c“文件中定义的变量再导入一下：
#define BUFFERSIZE 100
extern uint8_t ReceiveBuff[BUFFERSIZE];
extern uint8_t recv_end_flag,Rx_len;
然后将这个文件拉到最下面，可以找到这个函数，添加下面的代码：
uint32_t temp;if(USART1 == huart1.Instance)//判断是否为串口1中断{ if(RESET != __HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE))//如果为串口1{__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1); //清除中断标志HAL_UART_DMAStop(&huart1); //停止DMA接收temp = __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx);//获取DMA当前还有多少未填充Rx_len= BUFFERSIZE - temp; //计算串口接收到的数据个数recv_end_flag = 1; //将接收标志位置为1HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, ReceiveBuff, BUFFERSIZE);//重新开启DMA,因为之间为了读数据关闭过一次}}
（4）我们再次回到“main.c“文件中，来处理我们的这些数据，
我们直接将代码输入进去即可完成，应该都可以看的动，就是将得到的数据提取出来，然后标志位和数据长度清零就可以了。
usart1_printf("%c%c%c%c%c%c%c%c", 0x02,0x03,0x00,0x00,0x00,0x01,0x84,0x39);
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_13);
if(recv_end_flag == 1){wind_speed = (ReceiveBuff[3]*256 + ReceiveBuff[4])/10.0;usart2_printf("wind_speed:%.3f\r\n", wind_speed);Rx_len=0;recv_end_flag=0;
}
HAL_Delay(500);
（5）我们点击编译，之后使用STLINK烧录到我们的单片机中即可。
总结
这次是我第一次调试485设备，在自己调试之前也是拖了很久，因为之前没接触过感觉很难，一直不愿意上手，但是做还是要做了，最终经过自己查资料和调试之后也做出来了，所以说有的时候，我们要有迈出第一的勇气，只有开始做才能真正地体会到吸取知识的快乐。通过本次实验我学会了：
（1）如何对多个串口进行重定向，提高了开发效率；
（2）在调试带有485或者串口之类通信协议的设备之前，可以先用“”串口调试助手“”这类的工具先看看设备有没有问题；
（3）掌握了串口设备的发送与接收整个的流程，这样可以形成自己一个模板，后期提高自己的开发效率。
记录今天在朋友圈看到的一句话：
我从来不曾优秀过，但也从来不曾放弃过！
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