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小车避障功能的实现（第八天）

news 2025/7/14 9:32:24

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👨‍💻 本文由 削好皮的Pineapple! 原创

👨‍💻 收录于专栏：C语言到基于STM32 的智能矿探小车

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文章目录

    • 🎶一、UART通信
    • 🎶二、基于STM32F407固件库UART的配置流程
        • 2.1 时钟使能
        • 2.2 GPIO的配置
        • 2.3 把GPIO复用成对应的串口
        • 2.4 串口初始化
        • 2.5 串口中断的配置
        • 2.6 NVIC的配置
        • 2.7 打开串口
        • 2.8 中断服务函数的格式
        • 2.9串口接收数据/发送数据的接口
    • 🎶三、HC05模块
        • 结束语🥇

⭐前言⭐
-本文是对UART通信、基于STM32F407固件库UART的配置流程以及HC05模块相关知识的笔记总结，涵盖了通信的基本概念、配置步骤和模块使用等内容，旨在为后续的嵌入式开发提供参考。

🎶一、UART通信

  • UART 是异步全双工串行通信。
  • 通信的前提：通信双方要同步。
    • 同步机制和异步机制的区别在于通信双方是否有相同的参考（时钟线）。
      • 有通用时钟线属于同步机制。
      • 没有通用时钟线属于异步机制。
    • 异步：通信双方没有通用时钟线，通信双方需要提前约定用相同的波特率进行通信。
  • 单工通信：A 单向发送数据到 B（A ----> B）。
  • 双工通信：
    • 半双工通信：接收数据和发送数据不能够同时进行（A ------> B 与 A <------ B 不同时）。
    • 全双工通信：接收数据和发送数据可以同时进行（A ------> B 与 A <------ B 同时）。
  • 串行：发送/接收数据只用了一根数据线，每次只能 1bit 1bit 发送/接收。
  • 支持串口（UART）通信的设备通常具有如下引脚：
    设备A设备B
    TxRx
    RxTx
    VCCVCC
    GNDGND
  • 对于STM32F407本次使用的开发板上提供了三个UART引脚：P4（UART1）、P5（UART2）和P6（UART3）处。
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🎶二、基于STM32F407固件库UART的配置流程

2.1 时钟使能
  • 使能对应GPIO时钟：RCC_AHB1PeriphClockCmd。
  • 使能对应的USARTx（USART1、USART2和USART3）时钟：
    • 对于USART1，应该使用 RCC_APB2PeriphClockCmd。
    • 对于USART2和USART3，应该使用 RCC_APB1PeriphClockCmd。
2.2 GPIO的配置
  • 使用 GPIO_Init 函数配置。
    • Tx：复用模式，推挽模式。
    • Rx：复用模式，浮空模式。
  • 注意：对于通信一般选择高速电平切换。
2.3 把GPIO复用成对应的串口
  • 使用 GPIO_PinAFConfig 函数，函数格式为：GPIO_PinAFConfig(GPIO_TypeDef * GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource, uint8_t GPIO_AF)。
    • GPIOx：指定具体的GPIO组号，如GPIOA、GPIOB等。
    • GPIO_PinSource：指定具体的引脚编号，如GPIO_PinSource0、GPIO_PinSource1……GPIO_PinSource15。
    • GPIO_AF：指定具体要复用成的功能，如GPIO_AF_USART1（复用成串口1的引脚）、GPIO_AF_USART2（复用成串口2的引脚）等。
  • 注意：该接口不支持位或。例如UASRT1的Tx接PA9，Rx接PA10时，配置如下：
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9 , GPIO_AF_UASRT1);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource10 , GPIO_AF_UASRT1);
2.4 串口初始化
  • 使用 USART_Init 函数，函数格式为：USART_Init(USART_TypeDef * USARTx, USART_InitTypeDef * USART_InitStruct)。
    • USARTx：指定具体的串口，如USART1、USART2、USART3。
    • USART_InitStruct 结构体成员：
      • USART_BaudRate：指定具体的波特率，如115200、9600等。
      • USART_WordLength：指定数据位，常用 USART_WordLength_8b。
      • USART_StopBits：指定停止位，常用 USART_StopBits_1。
      • USART_Parity：奇偶校验位，常用 USART_Parity_No（无校验），还有USART_Parity_Even（偶校验）、USART_Parity_Odd（奇校验）。
      • USART_Mode：指定串口模式，USART_Mode_Rx（接收数据）、USART_Mode_Tx（发送数据）、USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx（收发数据）。
      • USART_HardwareFlowControl：硬件控制流，常用 USART_HardwareFlowControl_None（无控制流）。
2.5 串口中断的配置
  • 使用 USART_ITConfig 函数，函数格式为：USART_ITConfig(USART_TypeDef * USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState)。
    • USARTx：指定具体的串口，如USART1、USART2、USART3。
    • USART_IT：指定触发因素，如 USART_IT_RXNE（接收数据触发中断）。
    • NewState：ENABLE（使能）。
2.6 NVIC的配置
  • 使用 NVIC_Init 函数，中断通道分别为 USART1_IRQn、USART2_IRQn 等。
2.7 打开串口
  • 使用 USART_Cmd 函数，函数格式为：USART_Cmd(USART_TypeDef * USARTx, FunctionalState NewState)。
    • USARTx：指定具体的串口，如USART1、USART2、USART3。
    • NewState：ENABLE（使能）。
2.8 中断服务函数的格式
  • 以USART1为例：
    void USART1_IRQHandler(void)
{if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) == SET) //接收到数据{//...USART_ClearITPendingBit( USART1,  USART_IT_RXNE);}
}
2.9串口接收数据/发送数据的接口

  • 接收数据：

    USART_ReceiveData(USART_TypeDef * USARTx)
    • USARTx：指定用什么串口接收数据，如USART1、USART2、USART3。
    • 返回值：返回接收到的数据。
    • 说明：由于不能预料对方什么时候发送数据，一般开启串口接收数据的中断，该接口一般在中断服务函数中调用。

  • 发送数据：

    USART_SendData(USART_TypeDef * USARTx, uint16_t Data)
    • USARTx：指定用什么串口发送数据，如USART1、USART2、USART3。
    • Data：要发送的数据。

  • 相关配置修改：

    • 在 smt32f4xx.h 的第144行 HSE_VALUE 为8000000。
    • 在 system_stm32f4xx.c 的第371行把25修改成8即可。
    • 串口1用来下载程序，可按照串口1的配置流程，实现串口2和串口3的配置。
#include "stm32f4xx.h"
#include "uart.h"//串口1为例 Tx (PA9) Rx(PA10)
void uart_init(int bond)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;USART_InitTypeDef USART_InitStruct;NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStruct;//1.时钟使能RCC_AHB1PeriphClockCmd( RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);//2.GPIO初始化//TX 复用推挽GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_Init(GPIOA, & GPIO_InitStruct);//RX 复用浮空GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_Init(GPIOA, & GPIO_InitStruct);//3.把GPIO复用成对应的功能GPIO_PinAFConfig( GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART1);GPIO_PinAFConfig( GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_USART1);//4.串口初始化USART_InitStruct.USART_BaudRate = bond;//指定波特率USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);//5.串口接收数据中断USART_ITConfig( USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//6.NVIC的配置NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);//7.打开串口USART_Cmd( USART1, ENABLE);
}u8 recv; //串口1接收数据//串口中断服务函数
void USART1_IRQHandler(void)
{if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) == SET) //接收到数据{recv = USART_ReceiveData(USART1);USART_SendData(USART1, recv);USART_ClearITPendingBit( USART1,  USART_IT_RXNE);}
}
#ifndef __UART_H__
#define __UART_H__
#include "stm32f4xx.h"//串口1为例 Tx (PA9) Rx(PA10)
void uart_init(int bond);extern u8 recv;#endif

🎶三、HC05模块

  • HC05模块与单片机的连接：
    HC05模块单片机
    VCC5V
    GNDGND
    TXD(发送数据的引脚)单片机的RX
    RXD（接收数据的引脚）单片机的TX

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  • 蓝牙的相关信息：

    • 蓝牙的连接密码：1234。
    • 蓝牙的设备名称：需要通过AT指令修改。

  • 修改蓝牙设备名称的方法：

    1. 接线：
      • VCC ----------- P4处的5V
      • GND ----------- P4处的GND
      • TX ---------- UART1处的1号引脚
      • RX ---------- UART1处的2号引脚
    2. 如果按住按钮发送没有反应：
      • 按住按钮重新给蓝牙模块上电，直到蓝牙模块上的指示灯闪烁变慢，说明此时进入了AT指令模式。
      • 把波特率更改成38400，再尝试发送 AT+NAME=XXX【回车】。

  • 注意：请用手机配对自己的蓝牙设备，为了避免麻烦，蓝牙建议使用串口2或者串口3。

  • 工作原理：

    • 手机与蓝牙模块通过无线信号连接，蓝牙模块和单片机之间通过串口（USART2、USART3）通信。
    • 手机发送给蓝牙模块的数据，蓝牙模块会完完整整的通过串口发送给单片机。
    • 连接方式为 TX -------------- RX，RX -------------- TX。
    • 在主函数直接调用，用手机蓝牙串口APP控制小车的运动状态。
#include "stm32f4xx.h"
#include "exit.h"
#include "car.h"
#include "delay.h"
//#include "remote.h"
#include "uart.h"
#include "led.h"// 声明全局变量recv
extern uint8_t recv;int main(void) {SystemInit();car_init();//remote_Init();delay_init();  // 初始化定时器led_init();uart_init(9600);  // 初始化串口通信while(1) {if(recv == '1') {led_ctrl(D4, ON);}else if(recv == 'F') {car_up();}else if(recv == 'B') {car_back();}else if(recv == 'L') {car_left();}else if(recv == 'R') {car_right();}else if(recv == 'S') {car_stop();}delay_ms(1);  // 实现实时循环，控制循环频率}
}

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结束语🥇

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