一、串口啟用流程

開講前，先找幾款芯片的串口demo程序瞄一眼。

依次有STM32的V3.5標準庫、nRF52832的官方demo以及51核的STC15系列單片機的官方DEMO。

從以上的部分demo例程來看，在啟用串口的時候，需要配置的那幾個參數有波特率、數據位、校驗位、停止位等，從demo的源碼中也是能夠體現出來的。

而略有不同的是，在引腳配置靈活的ARM中，需要針對引腳進行配置。

二、驗證輸入輸出

完成了串口的初始化，即可對輸入輸出進行操作，來驗證串口是否可以正常的發送和接收數據。

一般的，最直接的方式就是向輸出寄存器寫入數據，就可以讓芯片去完成UART信號輸出到對應的引腳上。

如下圖依次有STM32的V3.5標準庫、nRF52832的官方demo以及51核的STC15系列單片機的官方DEMO。

驗證串口的輸出，即在串口初始化成功后，對串口的輸出寄存器寫入數據，而芯片引腳則使用USB轉TTL模塊連接，USB端插入計算機的USB口，利用計算機的串口助手軟件實現對數據的收發。

三、調試-輸出

開發調試過程中，輸出的內容基本上就是想查看的變量值、代碼的執行位置跟蹤、算法或者某些運算的結果等等。這些輸出，僅用于調試階段，而在人機調試過程中，使用計算機的串口助手軟件進行交互，則輸出的數據應該便于識讀和判斷。

1. C庫函數printf格式輸出重定向到串口輸出

輸出串口數據過程中，需要向寄存器逐字節傳入數據的，而在傳送之前必不可少的，就是將要發送的數據、字符放到同一個Buffer后，執行輪詢的方式傳送直到buffer內容全部被傳送。

而這個“放”的過程也是需要做些計算、判斷，尤其是增加必要的字符來描述輸出信息，保證信息的可識讀。

在C標準庫printf函數就有格式輸出的功能，利用這個接口更便于調試輸出這個過程。

這就需要將printf函數重定向到串口輸出上！

實現重定向只需3步：

1. Options for target選項卡內勾選UseMicroLIB
2. • 在串口實現的 .c文件內，將stdio.h文件和stdarg.h文件包含進來* *
3. 重新定義int fputc函數的內部實現

完成以上3步，即可利用printf函數來格式化輸出，并且能夠在串口上接收到。

2. ANSI C標準中有幾個標準預定義宏：

LINE ：源代碼中的行號（字符串形式）

FILE ：當前*.c源碼文件的文件名（字符串形式）

DATE ：編譯日期（字符串形式）

TIME ：編譯時間（字符串形式）

STDC ：當要求程序嚴格遵循ANSI C標準時該標識被賦值為1；

__cplusplus：當編寫C++程序時該標識符被定義。

有了上一步實現printf函數的重定向到串口后，基本就可以完美使用串口進行調試程序。

調試過程中可利用ANSIC標準中的內置宏，比如__LINE__可以很方便跟蹤代碼執行到哪一行。

四、調試-輸入

串口的接收，有輪詢、中斷、DMA等方式。

輪詢方式，特點是消耗芯片資源，否則容易丟數據；

中斷方式，特點是響應快、資源占用低；

DMA方式，各個芯片的配置不同而無法每款芯片都有該功能，所以代碼兼容性可移植性較差。

一般地，對輸入的數據進行分析判斷時，如果是輪詢的方式，則直接在收到后即判斷；中斷和DMA方式，都可以考慮存到buffer后再分析處理。

五、初見數據協議解析

如果是簡單幾個字符的指令，可以用上述那樣簡單判斷，但是在稍微中等級別的工程項目中，用那樣的方式都已經很不便于處理和擴展了。

比如有一串數據，并且長度不確定，將會超過10個字節、20個字節、100個字節甚至更多，那么這時候就必須使用協議解析的方式。

通常的，數據協議都會有協議頭、長度、校驗、數據內容等部分組成，數據將以包的形式進行收發，這時候使用解析的方式，對數據包進行解析。

這就是廣泛使用的“ 起始式協議 ”。

實際的產品中有IC/ID讀卡器模塊的接口協議：

也有使用在PM2.5傳感器上的：

這些都屬于開發的模塊產品，對外使用串口通信，并且數據協議采樣了“起始式”的幀結構模式。