一、实验目的
本次实验所涉及并要求掌握的知识点。
1. 建立USART上位机开发环境
在上位机上安装USB—USART协议转换芯片驱动，并安装串口调试软件，支撑USART通信实验。
2. 使用USART实现上位机与STM32F407ZG6通信
掌握STM32微控制器中USART（通用同步异步收发传输器）外设的基本功能与应用，理解其工作原理，学会如何配置和使用USART进行串行通信。
二、实验内容
1. 建立USART上位机开发环境
在上位机（一般为PC电脑）上下载安装CH340驱动程序和XCOM串口调试软件，使用USB连接开发板和上位机后，能在XCOM软件中检测到串口SUB-SERIAL CH340。
2. 使用USART实现上位机与STM32F407ZG6通信
MCU通过USART向上位机发送“Hello, MCU”， 串口调试软件可显示。上位机通过USART向MCU发送“ON”、“OFF”指令，分别控制LED1的亮和灭。
三、主要实验步骤
- 建立USART上位机开发环境
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实现课本USART案例，测试USART上位机开发环境
上位机连续快速发送指令，会导致显示乱码
- 使用USART实现上位机与STM32F407ZG6通信
（1）程序设计思路
MCU完成USART的配置，设置为中断接收模式，并将GPIO初始化为输出模式，默认状态下LED1保持熄灭，MCU向上位机发送一条欢迎消息“Hello, MCU”。
程序使用USART接收中断逐字节接收数据，每次接收到数据都会触发中断回调函数，当检测到换行符 \n 表示接收完成，调用指令处理函数 contLed() 进行命令解析。
为了防止数据传输不完整，通过检测USART的空闲中断标志位（IDLE）判断数据传输是否结束，并触发指令处理。命令处理阶段通过字符串比较来解析接收到的指令，如果接收到“ON”命令，则点亮LED1（GPIO输出低电平）；如果接收到“OFF”命令，则熄灭LED1（GPIO输出高电平）；
- 程序流程图
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- 关键步骤与代码分析
①CubeMX配置
- 使用CubeMX模版项目文件M4_LCD_KeyLED.ioc创建项目
- USART1设置
- Mode：工作模式，设置为Asynchronous（异步）
- 参数设置：Baud Rate（波特率）设置为57600bit/s，Word Length（字长）设置为8位，Parity（奇偶校验位）设置为None，Stop Bits（停止位）设置为1位
- STM32 MCU两个扩展参数：Data Direction（数据方向）设置为Receive and Transmit，Over Sampling（过采样）设置为16Samples
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② 关键代码分析及实现
- 主程序main.c中实现GPIO，USART1的初始化
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- 完成初始化之后，在进入while循环之前，程序调用HAL_UART_Transmit()，以非阻塞方式向上位机发送“Hello,MCU”,注意换行则添加\r\n
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- USART1的初始化
函数MX_USART1_UART_Init()在usart.h和usart.c中定义和实现，波特率为57600，数据位8位，停止位1为，无奇偶校验，usart.c中相关代码如下
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- USART1中断的处理
在stm32f4xx_it.c中添加一条语句on_UART_IDLE(&huart1)，用于检测USART1空闲事件中断并做相应处理
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- 在usart.h和usart.c中定义和实现串口的空闲事件中断对应的回调函数
- 在usart.h中定义on_UART_IDLE和contLed两个函数，，分别用于IDLE中断检测与处理、处理接收的指令
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- 在usart.c中实现相关处理函数
- 定义变量
- 在usart.c中实现相关处理函数
定义rxBuffer,command,rxIndex三个变量，分别是接收数据缓冲区，最终处理的命令和当前接收数据的索引。
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空闲中断检测与处理
实现usart.h中定义的on_UART_IDLE函数，用于空闲中断检测与处理，具体为检查UART是否处于空闲状态，如果处于空闲状态，清除空闲中断标志，停止DMA接收，在command数组的当前位置添加字符串结束符，重置索引，调用contLed函数处理命令，重启中断接收
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c)处理接收的指令
在contLed函数中处理接收到的命令，并根据命令控制LED的状态，如果命令是“ON”，则将LED1设置为低电平（点亮）；如果是“OFF”，则将LED1设置为高电平（熄灭）
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d)接收完成中断回调函数
在HAL_UART_RxCpltCallback函数中检查是否是USART1实例的中断，如果是则判断接收的第一个字节是否不是换行符，如果不是，将命令存入缓冲区并递增索引，如果接收的是换行符表示命令已经接收完毕，在command数组的当前位置添加字符串结束符，重置索引为下一次接收做准备，调用contLed函数处理命令
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（4）实验结果分析
MCU通过USART成功向上位机发送“Hello, MCU”， 并显示在XCOM上。上位机通过USART向MCU发送“ON”、“OFF”指令，成功控制LED1的亮和灭。
