MJKDZ PS2手柄控制OskarBot小車（三）：STM32接收無線串口模塊的數據並處理

MJKDZ PS2手柄控制OskarBot小車（三）：無線串口模塊接收數據並處理

【目錄】

1、硬件與軟件設計思路

1.1 硬件資源

主控：STM32F103RCT6，主頻 72MHz；

串口1：通過CH340G芯片和USB口連接電腦，用於ISP方式採用FlyMCU下載程序，以及打印串口數據在電腦上顯示。

串口2：連接MJKDZ的無線串口模塊，接收MJKDZ PS2無線手柄傳來的數據，傳送給STM32芯片。

1.2 STM32串口接收數據的方法

串口通信基礎知識：

【第20章 USART—串口通訊 - 野火_firege - 博客園】

參考: https://www.cnblogs.com/firege/p/9323114.html

STM32F1串口接收數據有多種方法，隨着數據越來越複雜，數據越長，數據量越大，速度越快，接收函數越複雜：

（1）少量數據，直接接收

【STM32串口中斷的4種接收數據的實現方式 - 小胖墩 - CSDN博客】

參考： https://blog.csdn.net/weibo1230123/article/details/80596220

【STM32串口發送數據和接收數據方式總結 - qq_35281599的博客 - CSDN博客】

參考: https://blog.csdn.net/qq_35281599/article/details/80299770#

（2）有一定格式的數據，按幀接收（選擇此方式）

主要參考這篇文章【STM32串口中斷接收一個完整的數據幀 - cuishumao的專欄 - CSDN博客】

參考: https://blog.csdn.net/cuishumao/article/details/43701789

【串口中怎樣接收一個完整數據包的解析】

參考： https://blog.csdn.net/lpp0900320123/article/details/28239765

其中也有人提到了使用IDLE串口空閒中斷來判斷一幀讀取完畢，對於不定長度的數組，可能有用。

對於我這次傳輸的8個字節的數組，沒有效果，還不如自行判斷接收完畢。

【STM32學習筆記之-串口中斷接收不定數據buff - 一顆偏執的心 - CSDN博客】

參考： https://blog.csdn.net/sinat_23338865/article/details/76599239

講得詳細，但是少提了一句，初始化的時候，要開啓IDLE空閒中斷。

【教你使用stm32接收串口的一幀數據！】

參考： https://blog.csdn.net/qq_35341807/article/details/79157437

（3）消息隊列 & 環形緩衝

【STM32——串口通信升級版（隊列方式） - 血染風采2018 - CSDN博客】

已剪輯自: https://blog.csdn.net/wqx521/article/details/69191025

（4）DMA接收

【STM32之串口DMA接收不定長數據 - 知乎】

已剪輯自: https://zhuanlan.zhihu.com/p/50767564

2、源代碼詳解

（1）串口波特率設置：

串口1，設置成9600波特率，才能正常發送數據在電腦上顯示；串口1在下載編譯文件時，可以選擇成115200波特率，加快下載速度，沒有影響。

串口2，設置成9600波特率。

（2）MJKDZ無線串口模塊，博通BK2461，2.4GHz。

串口設置要求：

數據位 8，波特率 9600，校驗位 N，停止位 1，空中速率 1Mbps。

時序要求：

1）上電大約 20ms 後纔可以正常通信。

2）從休眠到喚醒後 2-15ms 內可以接收和發射到數據。

3）從休眠到喚醒後 2ms 後可以發射數據。如果進行休眠工作輪詢，喚醒後延時 2ms 再給串口數據，數據給完後要延時一定時間（因爲無線還沒發完，根據數據長度延時，1 字節 1ms,保證數據的正確性）再進入睡眠，否則數據發不出去。

4）寫程序設置參數時，可以通過檢查返回指令數據來確保設置成功以及等待時間。

2.1 串口中斷接收數據

串口接收的數據格式爲，數組，8個字節的8位數據，首字符0x73，2個按鍵值，4個搖桿值，尾字符0x5A。

中斷處理減少if判斷，僅校驗首字符，存到第8個數就將數組位置清0，重新接收。

兩級緩存，第一個數組用來接收，第二個數組給主函數處理。

u8 USART2_RX_BUF[USART2_BUF_LEN]={0};//緩存串口2接收數據，存入數組
u8 USART2_RX_BUF_BCK[USART2_BUF_LEN]={0};//緩存接收數據，用於主函數處理，傳遞給 psx_buf[8]

//接收狀態
//bit0，接收到0x73，首校驗
//bit7，接收到0x5A，尾校驗
//bit1~6，接收到的有效字節數目

u8 U2RecSta = 0;//接收數據計數,接收到第幾個數據了

int USART2_IRQHandler(void)
{
        u8 Clear = Clear; //這種定義方法，用來消除編譯器的*沒有用到*提醒
        u8 UartBuf = 0;//臨時存儲，先校驗，再存入數據

        static u8 U2RecCnt = 0;//接收數據計數

/*中斷處理*/
        if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE) == SET) //中斷+使能標誌，用於中斷函數內
        {
                USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_RXNE); //接收數據寄存器非空標誌位
                USART_ClearITPendingBit(USART2, USART_IT_RXNE);//清中斷接收標誌

                UartBuf = USART_ReceiveData(USART2);//讀串口2接收緩存，臨時存儲

                USART2_RX_BUF[U2RecCnt] = UartBuf;//所有數據均接收

                if(U2RecCnt==0)//幀頭0x73，只校驗首字符
                {
                        U2RecCnt = (0x73!=UartBuf)?0:U2RecCnt+1;//若爲真（不等），則U2RecCnt =0；若相等，則計數+1
              }
                else if(U2RecCnt > 0)//值value，不是首字符，當數據處理
                {
                        U2RecCnt++;
                        if(U2RecCnt == 8)//計數到第8個數，清零
                        {
                                U2RecCnt=0;
                                //uart1_send_nbyte(USART2_RX_BUF,8);//
                                memcpy(USART2_RX_BUF_BCK,USART2_RX_BUF,8);//二級緩存，第二個數組用於給主函數處理
                                U2RecSta=1;//標記狀態，一幀數據接收完，主循環處理
                        }
                }
        }
        return 0;
}

沒什麼用的溢出中斷，空閒中斷，以及各種清除異常中斷

//清除各種異常中斷
        if(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_PE) == SET)//奇偶錯誤標誌位
        {
                Clear =        USART_ReceiveData(USART2); //接收到數據不處理，拋棄
                USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_PE);
        }

if(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_ORE) == SET)//溢出錯誤標誌位
        {
                Clear =        USART_ReceiveData(USART2); //接收到數據不處理，拋棄
                USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_ORE);
        }

if(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_NE) == SET)//噪聲錯誤標誌
        {
                Clear =        USART_ReceiveData(USART2); //接收到數據不處理，拋棄
                USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_NE);
        }

if(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_FE) == SET)//幀錯誤標誌位
{
Clear = USART_ReceiveData(USART2);

}

if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_IDLE) == SET)//空閒中線標誌位，一幀數據
        {
                Clear = USART2->SR; //讀SR寄存器
                Clear = USART2->DR; //讀DR寄存器（先讀SR再讀DR，就是爲了清除IDLE中斷）
        }

2.2 PS2手柄處理函數

校驗一幀接收完畢（數組長度8個字節），賦值給psx_buf[8].

u8 psx_buf[8]={0}; //存儲手柄按鍵信息

//接收手柄按鍵數據
void handle_button(void)
{
        if(U2RecSta ==1)//幀接收完畢標誌
        {
                U2RecSta = 0;//接收狀態計數，清零
                //uart1_send_nbyte(USART2_RX_BUF_BCK,8);//8個字節數據

                if(USART2_RX_BUF_BCK[0] == 0x73 && USART2_RX_BUF_BCK[7] == 0x5A)//首尾字符校驗
                {
                        memcpy(psx_buf,USART2_RX_BUF_BCK,8*sizeof(u8));//校驗完成，賦值給數組psx_buf[8]

//Test，8位數據接收OK，LED點亮一次
                        LED_ON;
                        delay_ms(90);
                        LED_OFF;
                }
        }

        static unsigned char psx_button_bak[2] = {0};

        if((psx_button_bak[0] == psx_buf[1]) && (psx_button_bak[1] == psx_buf[2]))
        {
        }
        else if((psx_buf[0] == 0)&& (psx_buf[1] == 0))//20ms自動查詢一次，handle_ps2()函數，更新psx_buf[]數組爲0
        {
                //uart1_send_nbyte(psx_buf,8);//串口1發送按鍵數據（全0）
                //uart1_send_str(psx_buf);

                parse_psx_buf(psx_buf+1, psx_buf[0]);//按鍵的首地址psx_buf+1，按鍵模式類型psx_buf[0]（數組順序與PSX手柄不同）
                psx_button_bak[0] = psx_buf[1];
                psx_button_bak[1] = psx_buf[2];
        }
        else if((psx_buf[0] == 0x73)&& (psx_buf[7] == 0x5A))//串口2中斷，無線串口模塊，更新psx_buf[]數組爲按鍵與搖桿數據
        {
              uart1_send_nbyte(psx_buf,8);//串口1發送，發送緩存數組，PSX按鍵值

                //Test，按鍵響應OK
                if(psx_buf[1] == 0x7F && psx_buf[2] == 0xFF)//第一組按鍵，左鍵按下，蜂鳴器響一聲
                {
               BEEP_ON;
                delay_ms(90);
                BEEP_OFF;
                }
                else if(psx_buf[1] == 0xFF && psx_buf[2] == 0x7F)//第二組按鍵，方形鍵按下，蜂鳴器響兩聲
                {
                //Test
                BEEP_ON;
                delay_ms(90);
                BEEP_OFF;
                delay_ms(90);
                BEEP_ON;
                delay_ms(90);
                BEEP_OFF;
                }

                parse_psx_buf(psx_buf+1, psx_buf[0]);
                psx_button_bak[0] = psx_buf[1];
                psx_button_bak[1] = psx_buf[2];
        }

        if(psx_buf[0] == PS2_LED_GRN)
        {
//                joy_left_pwm = 0;
//                joy_right_pwm = 0;
        }
        else if(psx_buf[1]

2.3 串口1發送數據

void tb_usart1_send_nbyte(u8 *Data, u16 size)
{
        u16 i = 0;

        //發送首個數據之前，先讀取一下USART_SR，那麼就不會出現首個數據丟失
        for(i=0; i<size; i++)
        {
        //發送一串數據的邏輯必須按照先檢測TC，再發送字符的順序進行
        //監測發送狀態位用TC而儘量不要使用TXE，TC是監測的是否數據發送完，而TXE只是監測緩存區是否移位到移位寄存器而已
                while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);
                USART_SendData(USART1, Data[i]);
        }
       //提升代碼健壯性，避免其他部分代碼出現類似不檢測發送的問題
               while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) == RESET) ;
        return;
}

2.4 運行結果

備註：（1）PS2處理函數中有些會調用串口1發送字符 uart1_send_str()；

（2）優化：主函數與終端

2.5 主函數與中斷衝突：代碼優化

就放上來的這段代碼，有個大問題。當主函數在處理數據時，中斷可能還在發生。所以你處理的數據，可能一半是上一次發的，一半是這一次發的。

這種問題有兩個方案：

1、做個全局互鎖開關，通訊完畢了打開開關，只要開關開着，就不能再接收數據。主函數判斷開關，如果開着就處理數據，處理完了就關掉開關。

2、做兩個緩存數組，一個用於實時接收，接收完畢了用memcpy函數拷貝到另一個數組。主函數永遠只能處理另一個數組的數據。如果緩存太大怕memcpy函數執行太久影響中斷，就做指針切換也行。接收完了指針就切換過去，主函數永遠通過這個指針去取數組。

補充說明一下，第二個方案只適合於主函數運行足夠快，能夠實時處理完每一幀數據的情況，即，在處理數據時，那邊又開始接受數據，這沒問題，但是在接收完成數據開始memcpy時，就得考慮主函數是否已經處理完了。如果這個無法保證，就必定會有衝突，只能使用第一個方案，放棄某些幀。如果主函數輪詢太慢，可以考慮設置軟中斷，接收完一幀後觸發軟中斷去處理數據，這樣最節約時間。

來自 <http://www.openedv.com/thread-103476-1-1.html>

MJKDZ PS2手柄控制OskarBot小車（三）：STM32接收無線串口模塊的數據並處理

UnblockNeteaseMusic解鎖網易雲灰色歌曲（更新：用咪咕音樂可以免費聽）

Scratch少兒編程

Xilinx 7系列FPGA硬件設計：原理圖檢查工具&錯誤問題解決

Python入門學習札記

FPGA串口收發（三）：接收數據，再轉發出去

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結