一. 引言

當(dāng)前，嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)用非常普遍。無論是智能家居，還是各類機(jī)器人控制系統(tǒng)，都離不開嵌入式硬件和軟件的支撐。而在各類系統(tǒng)的開發(fā)、使用和維護(hù)過程中，數(shù)據(jù)可視化都是一項(xiàng)重要內(nèi)容。通過可視化界面，達(dá)到“測(cè)”與“控”的目的?！皽y(cè)”即監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的各類狀態(tài)，以數(shù)字、儀表、曲線等形式進(jìn)行展示。“控”即通過上位機(jī)進(jìn)行指令下發(fā)，達(dá)到參數(shù)修改、遠(yuǎn)程指揮的目的。

然而，嵌入式系統(tǒng)（一般稱為下位機(jī)）的開發(fā)和可視化界面（一般稱為上位機(jī)）的開發(fā)都是有難度的。熟悉嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的工程師、學(xué)生并不一定擅長(zhǎng)上位機(jī)的開發(fā)。有時(shí)候做一些小項(xiàng)目，僅僅只需要監(jiān)測(cè)一兩個(gè)數(shù)據(jù)，專門去開發(fā)一個(gè)可視化軟件耗時(shí)耗力、并不經(jīng)濟(jì)。本人長(zhǎng)期從事基于單片機(jī)的機(jī)器人控制系統(tǒng)研發(fā)，略懂一點(diǎn)可視化軟件開發(fā)，經(jīng)常是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)就要配套一個(gè)上位機(jī)，開發(fā)周期長(zhǎng)、維護(hù)難度大。另外經(jīng)常收到各類關(guān)于上位機(jī)開發(fā)的咨詢，深知這方面需求巨大。

因此，基于快速開發(fā)的需求，本軟件開發(fā)了一款通用的上位機(jī)軟件。使用者只需按照本軟件提供的通信協(xié)議進(jìn)行工程移植，即可使用本軟件進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)遠(yuǎn)程“測(cè)”“控”。

本軟件非常適合對(duì)上位機(jī)開發(fā)不熟悉的工程師、學(xué)生使用，可以快速構(gòu)建自己的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，大大縮短開發(fā)周期。尤其對(duì)學(xué)生而言、可快速構(gòu)建測(cè)控系統(tǒng)，方便采集數(shù)據(jù)，加速論文寫作。

軟件和配套STM32工程、說明文檔的下載地址：嵌入式系統(tǒng)遠(yuǎn)程測(cè)控軟件-串口示波器-遠(yuǎn)程修改參數(shù)

二. 軟件功能

2.1 原理

如何實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)通信，熟悉單片機(jī)開發(fā)的對(duì)串口調(diào)試助手肯定不陌生。串口調(diào)試助手就是一個(gè)上位機(jī)，它可收可發(fā)，只是它只能以文本顯示原始數(shù)據(jù)幀。當(dāng)我們定義好通信協(xié)議，下位機(jī)和上位機(jī)都按照協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)與收，自然就能解析出我們想要的數(shù)據(jù)。本軟件也是基于串口通信的，使用的是自定義通信協(xié)議。

2.2 軟件功能

（1） 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。以文本數(shù)據(jù)和曲線形式顯示下位機(jī)上傳的數(shù)據(jù)。
（2） 數(shù)據(jù)修改。對(duì)下位機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改
（3） 歷史數(shù)據(jù)保存。以日志文件形式保存部分監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，供后期進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2.3 運(yùn)行環(huán)境

電腦環(huán)境：本軟件基于Qt5.14開發(fā)，發(fā)行版為綠色免安裝版本，無需安裝開發(fā)環(huán)境。電腦上安裝CH340、CP2102等串口驅(qū)動(dòng)即可。

單片機(jī)環(huán)境：任意單片機(jī)，只要能進(jìn)行串口通信。

三. 軟件操作使用

3.1 軟件界面

直接雙擊exe文件即可打開主界面。啟動(dòng)后主界面如圖所示，界面由多個(gè)區(qū)域組成。其中左側(cè)兩個(gè)區(qū)域，“端口”框內(nèi)為設(shè)備連接操作部分，下方是快速設(shè)置寄存器值。右側(cè)區(qū)域?yàn)闃?biāo)簽頁(yè)區(qū)域，有四個(gè)標(biāo)簽頁(yè)，“數(shù)據(jù)曲線”標(biāo)簽頁(yè)是進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示（上行數(shù)據(jù)），“更改參數(shù)”標(biāo)簽頁(yè)是進(jìn)行數(shù)據(jù)修改（下發(fā)數(shù)據(jù)），“串口數(shù)據(jù)”標(biāo)簽頁(yè)顯示串口原始16進(jìn)制數(shù)據(jù)。“ReadMe”標(biāo)簽頁(yè)里面是一些版本信息和說明文字。

其中，“數(shù)據(jù)曲線”標(biāo)簽頁(yè)又分成了多個(gè)標(biāo)簽頁(yè)?！皵?shù)據(jù)曲線00”是地址為0x00的數(shù)據(jù)，“數(shù)據(jù)曲線01”是地址為0x02的數(shù)據(jù)，依次類推?！白远x曲線1”和“自定義曲線2”兩個(gè)標(biāo)簽頁(yè)可以任意選擇地址進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，可以分別最多顯示4條曲線。

3.2 軟件功能使用詳解

3.2.1 連接

（1）通過下拉框設(shè)置串口號(hào)、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等串口參數(shù)，其中默認(rèn)參數(shù)為波特率115200、數(shù)據(jù)位8、停止位1、校驗(yàn)位無。串口號(hào)在軟件啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)搜索計(jì)算機(jī)當(dāng)前可用串口并可以通過下拉框選取，當(dāng)沒有設(shè)備連接時(shí)下拉框?yàn)榭?#xff0c;不可選擇。
（2）點(diǎn)擊“打開串口”按鈕，即可與下位機(jī)連接。
（3）當(dāng)需要斷開連接時(shí)點(diǎn)擊“關(guān)閉串口”按鈕，即可與控制板斷開連接。
（4）當(dāng)軟件運(yùn)行過程中出現(xiàn)插拔通信線，會(huì)改變可用串口設(shè)備，點(diǎn)擊“更新設(shè)備列表”按鈕，即可在串口號(hào)下拉框中選取最新的可用串口設(shè)備。（目前暫時(shí)是這樣，需要手動(dòng)更新）

3.2.2 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)（串口示波器）

數(shù)據(jù)的傳輸和解析都是是按照地址——數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行的。目前設(shè)置了8個(gè)子標(biāo)簽頁(yè)，每個(gè)子標(biāo)簽頁(yè)包含一個(gè)圖表用于數(shù)據(jù)曲線顯示。其中“數(shù)據(jù)曲線00”是地址顯示0x00的數(shù)據(jù)，“數(shù)據(jù)曲線01”顯示地址為0x01的數(shù)據(jù)，依次類推，前6個(gè)圖表都只顯示一條曲線。“自定義曲線1”和“自定義曲線2”兩個(gè)標(biāo)簽頁(yè)分別可以顯示四條曲線（即四個(gè)地址的數(shù)據(jù)），并且這四個(gè)地址是可以自己設(shè)置的。

下圖顯示的是“數(shù)據(jù)曲線00”標(biāo)簽頁(yè)的數(shù)據(jù)，圖表下方橫坐標(biāo)是時(shí)間，時(shí)間是動(dòng)態(tài)滾動(dòng)的，左側(cè)縱坐標(biāo)是數(shù)據(jù)值。圖表下側(cè)以文本框形式顯示數(shù)據(jù)的具體值。圖表上方有三個(gè)輸入框?！霸O(shè)置顯示點(diǎn)數(shù)”設(shè)置圖表區(qū)域顯示的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)值越大，顯示的點(diǎn)數(shù)越多，橫坐標(biāo)時(shí)間跨度越長(zhǎng)?！霸O(shè)置y坐標(biāo)范圍”可以設(shè)置y軸坐標(biāo)的最小值和最大值，使曲線能夠完整顯示在圖框中?！皵?shù)據(jù)曲線01”、“數(shù)據(jù)曲線02”、“數(shù)據(jù)曲線03”、“數(shù)據(jù)曲線04”、“數(shù)據(jù)曲線05”使用方法一樣。

下圖顯示的是“自定義曲線1”標(biāo)簽頁(yè)的數(shù)據(jù)，圖表下方橫坐標(biāo)是時(shí)間，時(shí)間是動(dòng)態(tài)滾動(dòng)的，左側(cè)縱坐標(biāo)是數(shù)據(jù)值。圖表上方有兩排輸入框。第一排三個(gè)輸入框：“設(shè)置顯示點(diǎn)數(shù)”設(shè)置圖表區(qū)域顯示的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)值越大，顯示的點(diǎn)數(shù)越多，橫坐標(biāo)時(shí)間跨度越長(zhǎng)。“設(shè)置y坐標(biāo)范圍”可以設(shè)置y軸坐標(biāo)的最小值和最大值，使曲線能夠完整顯示在圖框中。第二排四個(gè)輸入框，“數(shù)據(jù)1”設(shè)置數(shù)據(jù)1的數(shù)據(jù)地址，“數(shù)據(jù)2”設(shè)置數(shù)據(jù)2的數(shù)據(jù)地址，“數(shù)據(jù)3”設(shè)置數(shù)據(jù)3的數(shù)據(jù)地址，“數(shù)據(jù)4”設(shè)置數(shù)據(jù)4的數(shù)據(jù)地址。四個(gè)數(shù)據(jù)前都有一個(gè)復(fù)選框，當(dāng)勾選相應(yīng)的復(fù)選框時(shí)，圖像中就會(huì)顯示這個(gè)數(shù)據(jù)的曲線，當(dāng)取消勾選相應(yīng)的復(fù)選框時(shí)，圖像中就會(huì)不顯示這個(gè)數(shù)據(jù)的曲線?！白远x曲線2”標(biāo)簽頁(yè)使用方法一樣。

左側(cè)有一個(gè)“設(shè)置顯示點(diǎn)數(shù)”的編輯框，所有的曲線顯示時(shí)長(zhǎng)我都改成在這個(gè)地方統(tǒng)一設(shè)置了，相應(yīng)標(biāo)簽頁(yè)的“設(shè)置顯示點(diǎn)數(shù)”沒激活。如果下位機(jī)每隔20ms上傳一幀數(shù)據(jù)，那么500個(gè)點(diǎn)就是500*20ms = 10s。

3.2.3 數(shù)據(jù)修改

數(shù)據(jù)修改也是是按照地址——數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行的，在“更改參數(shù)”標(biāo)簽頁(yè)和左側(cè)“快速設(shè)置寄存器值”都可以修改參數(shù)。“更改參數(shù)”標(biāo)簽頁(yè)里，“參數(shù)修改”那一塊，可以修改0x80~0x8F一共16個(gè)數(shù)據(jù)，地址固定。點(diǎn)“查詢參數(shù)”就可以查看當(dāng)前值，點(diǎn)“載入?yún)?shù)”就把當(dāng)前值填充到設(shè)置值那里（這一步非必須，只是為了方便，不需要一個(gè)一個(gè)再敲進(jìn)去），然后在設(shè)定值那一列進(jìn)行修改即可，改成自己想要的參數(shù)。最后點(diǎn)“寫入?yún)?shù)”即可將參數(shù)寫入進(jìn)去。

右側(cè)“指令下發(fā)”那一塊，可以指定起始地址和數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，這樣就可以應(yīng)對(duì)所有場(chǎng)合了。比如將起始地址改成0xA0，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)改成10，點(diǎn)擊“寫入指令”，就會(huì)將從0xA0開始的10個(gè)數(shù)據(jù)寫到單片機(jī)了。（不能超過16個(gè)數(shù)據(jù)，因?yàn)橹唤o了16個(gè)框框）。

主界面左方“快速設(shè)置寄存器值”那里也是可以靈活修改參數(shù)，每個(gè)地址框都是可以滾動(dòng)或敲入修改的，從而修改地址。數(shù)據(jù)框里的值一旦滾動(dòng)或敲入則會(huì)自動(dòng)下發(fā)數(shù)據(jù)下去。這個(gè)地方一次只能修改一個(gè)地址的數(shù)據(jù)，適用于測(cè)試場(chǎng)合。

3.2.4 數(shù)據(jù)保存

除了數(shù)據(jù)測(cè)控外，軟件的第三大核心功能是數(shù)據(jù)保存，這個(gè)保存過程是在后臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行的，當(dāng)軟件啟動(dòng)時(shí)就會(huì)開始記錄，直到軟件關(guān)閉時(shí)停止記錄。日志文件的生成和命名也是自動(dòng)的。格式為“data_year_month_date_hh_mm.csv”。其存放位置為.exe文件的同級(jí)目錄下。如圖所示。

文件打開之后的格式如圖13所示。第一行為表頭，從左至右前四列為小時(shí)、分鐘、秒、毫秒，四位數(shù)據(jù)標(biāo)記數(shù)據(jù)接收的時(shí)間，之后依次顯示每個(gè)地址的數(shù)據(jù)：0x00地址的數(shù)據(jù)，0x01地址的數(shù)據(jù)，……，0x0F地址的數(shù)據(jù)。本版本軟件暫時(shí)設(shè)置只保存到0x0F的數(shù)據(jù)，即最多保存17個(gè)數(shù)據(jù)，使用者在使用的過程中要注意，雖然曲線顯示是沒有地址限制的，但是超過0x0F地址的數(shù)據(jù)是不被保存的。所以要優(yōu)先使用低地址的數(shù)據(jù)。

3.3 軟件的硬件連接

最后，說明一下本軟件的硬件連接方式。本軟件與單片機(jī)的連接方式可為串口ttl、485、232任意一種，只要是UART通信協(xié)議即可。

電腦與單片機(jī)之間可以使用一根數(shù)據(jù)線進(jìn)行連接。這種方式是有線方式。也可以使用無線數(shù)傳模塊進(jìn)行連接。電腦和單片機(jī)各連接一個(gè)無線數(shù)傳模塊，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線通信。

四. 通信協(xié)議——STM32移植篇

4.1 通信協(xié)議

依照本軟件所規(guī)定的通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，本軟件才能正確解析數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示和保存。否則通信失敗，軟件無法正常使用。

本軟件使用的自定義通信協(xié)議，數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為任意字節(jié)，可以一次發(fā)送所有數(shù)據(jù)，也可以分多個(gè)數(shù)據(jù)幀上傳數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)過多時(shí)，建議分多個(gè)數(shù)據(jù)幀發(fā)送，否則一幀長(zhǎng)度過長(zhǎng)，出錯(cuò)概率增大。

數(shù)據(jù)的保存和傳輸按照“地址-數(shù)據(jù)”形式，按照浮點(diǎn)數(shù)32位保存，每個(gè)數(shù)據(jù)占4個(gè)字節(jié)。每個(gè)數(shù)據(jù)都有自己的地址，地址從0開始編號(hào)。

有三種數(shù)據(jù)幀：

（1）單片機(jī)主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)：

發(fā)送N個(gè)數(shù)據(jù)（32 bits）一共4N+6個(gè)幀字節(jié)。

（2）上位機(jī)下發(fā)更改數(shù)據(jù)：

發(fā)送N個(gè)數(shù)據(jù)（32bits）也是一共4N+6個(gè)幀字節(jié)。

（3）上位機(jī)下發(fā)查詢數(shù)據(jù)：

查詢從起始地址開始的N個(gè)數(shù)據(jù)，查詢幀是6個(gè)字節(jié)。下位機(jī)收到數(shù)據(jù)按照上傳數(shù)據(jù)格式上傳。

4.2 STM32如何傳輸浮點(diǎn)數(shù)

數(shù)據(jù)的傳輸最簡(jiǎn)單的是傳輸整形數(shù)據(jù)，本軟件的早期版本是傳輸uint16類型數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)占用兩個(gè)字節(jié)。這種方法的缺點(diǎn)是：（1）傳輸浮點(diǎn)數(shù)時(shí)需要進(jìn)行倍數(shù)處理。例如0.12，將其乘100變成整形的12，上位機(jī)收到后除100變成浮點(diǎn)型的0.12。這種方法較麻煩，哪些地址的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行倍數(shù)，需要下位機(jī)和上位機(jī)同時(shí)定義清楚。（2）有符號(hào)和無符號(hào)類型數(shù)據(jù)區(qū)分。uint16類型數(shù)據(jù)較簡(jiǎn)單，直接傳輸，直接解析，沒問題。int16上位機(jī)解析時(shí)，就需要進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換了。哪些地址的數(shù)據(jù)要進(jìn)行(int16_t)類型轉(zhuǎn)換，也要定義清楚。（3）表示的數(shù)據(jù)范圍有限，16位整形無符號(hào)數(shù)只能到65535，有符號(hào)數(shù)除2減半。如果是浮點(diǎn)數(shù)，乘掉了倍數(shù)，表示范圍直接縮水。如果是翻100倍，只能表示到655。

所以，最方便的就是直接傳輸浮點(diǎn)數(shù)，省去很多麻煩。當(dāng)然浮點(diǎn)數(shù)的缺點(diǎn)就是，一個(gè)數(shù)據(jù)要占用4個(gè)字節(jié)。因此效率是傳輸整形數(shù)據(jù)的一半。

傳輸浮點(diǎn)數(shù)，需要定義一個(gè)聯(lián)合體：

union float_data
{float f_data;uint8_t byte[4];
};

f_data和byte[4]共用4個(gè)字節(jié)的內(nèi)存單元，成員f_data是實(shí)際使用的數(shù)據(jù)，成員byte[4]是通信時(shí)用的數(shù)據(jù)，各司其職。

使用方法：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>union float_data
{float f_data;uint8_t byte[4];
};int main()
{union float_data me, you;me.f_data = 0.12;you.byte[3] = me.byte[3];you.byte[2] = me.byte[2];you.byte[1] = me.byte[1];you.byte[0] = me.byte[0];printf("you = %f", you.f_data);return 0;
}

出來的結(jié)果是一樣的，0.12。聰明的讀者可以發(fā)現(xiàn)，me和you對(duì)應(yīng)下位機(jī)和上位機(jī)。只要me和you按照這種方式進(jìn)行傳輸，就可以傳輸浮點(diǎn)數(shù)。傳輸多個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，me和you就可以定義為一個(gè)數(shù)組，例如me[100], you[100]。

數(shù)組的索引就是地址，數(shù)組的索引就是地址，數(shù)組的索引就是地址。 請(qǐng)記住這個(gè)思想和方法。

4.3 簡(jiǎn)單移植（只進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)監(jiān)控）

如果你只是想監(jiān)測(cè)幾個(gè)數(shù)據(jù)，可以非常迅速地實(shí)現(xiàn)。

下面給出示例代碼，可以直接寫在main函數(shù)里。

void main()
{// 省略union float_data register[10];uint8_t data[100];while(1){uint8_t data;data[0] = 0xAA;data[1] = 0xFF;data[2] = 0;data[3] = 0;data[4] = 4;		data[5] = register[0].byte[3];data[6] = register[0].byte[2];data[7] = register[0].byte[1];data[8] = register[0].byte[0];data[9] = 0;for (i = 0; i < 9; i++)data[9] += data[i];for (i = 0; i < 10; i++)Uart1_send_char(data[i]);delay_ms(20);}
}

這段代碼即按照通信協(xié)議進(jìn)行“填空”，數(shù)據(jù)的起始地址是0x0000,有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是4，即一個(gè)數(shù)據(jù)，一幀數(shù)據(jù)總長(zhǎng)為10個(gè)字節(jié)，最后一個(gè)字節(jié)是校驗(yàn)和。這段循環(huán)結(jié)構(gòu)按照20ms的間隔定期上傳數(shù)據(jù)。

void main()
{// 省略union float_data register[10];uint8_t data[100];while(1){data[0] = 0xAA;data[1] = 0xFF;data[2] = 0;data[3] = 0;data[4] = 4;		data[5] = register[0].byte[3];data[6] = register[0].byte[2];data[7] = register[0].byte[1];data[8] = register[0].byte[0];data[9] = 0;for (i = 0; i < 9; i++)data[9] += data[i];for (i = 0; i < 10; i++)Uart1_send_char(data[i]);data[0] = 0xAA;data[1] = 0xFF;data[2] = 0;data[3] = 5;data[4] = 8;		data[5] = register[0].byte[3];data[6] = register[0].byte[2];data[7] = register[0].byte[1];data[8] = register[0].byte[0];data[9] = register[0].byte[3];data[10] = register[0].byte[2];data[11] = register[0].byte[1];data[12] = register[0].byte[0];data[13] = 0;for (i = 0; i < 13; i++)data[13] += data[i];for (i = 0; i < 14; i++)Uart1_send_char(data[i]);delay_ms(20);
}

這段代碼分兩幀數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)傳輸。第一幀數(shù)據(jù)從0x0000地址開始，傳輸了一個(gè)數(shù)據(jù)（對(duì)應(yīng)地址0x0000）。第二幀從0x0005開始，傳輸了兩個(gè)數(shù)據(jù)(對(duì)應(yīng)地址0x0005，0x0006)。

4.4 完整移植

使用全部功能，按照步驟移植，也很簡(jiǎn)單。

（1）工程里加入兩個(gè)文件：transmission.h和transmission.c

#ifndef __TRANSMISSION_H
#define __TRANSMISSION_H#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"union float_data
{float f_data;uint8_t byte[4];
};extern union float_data float_register[255];
extern u8 send_buf[100];      // DMA傳輸緩沖區(qū)u8 ComSendData(u16 addr, u8 len);
u8 cksum(u8 *data,u8 len);
void analyseData(u8 *data,u8 len);#endif

#include "transmission.h"
#include "string.h"u8 send_buf[100] = {0};
union float_data float_register[255];u8 ComSendData(u16 addr, u8 num)
{u8 i;u8 len = 4*num+6;				//一幀字節(jié)的長(zhǎng)度send_buf[0] = 0XAA;	   			//幀頭send_buf[1] = 0XFF;	   			//幀頭 上行send_buf[2] = addr << 8; 		//數(shù)據(jù)地址高8位send_buf[3] = addr; 			//數(shù)據(jù)地址低8位send_buf[4] = 4*num; 			//數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，單位為字節(jié)for (i = 0; i < num; i++){send_buf[5 + 4*i] = float_register[addr + i].byte[3]; 			//數(shù)據(jù)高8位send_buf[6 + 4*i] = float_register[addr + i].byte[2]; 			send_buf[7 + 4*i] = float_register[addr + i].byte[1]; 			send_buf[8 + 4*i] = float_register[addr + i].byte[0]; 			//數(shù)據(jù)低8位}send_buf[len-1] = cksum(send_buf,len-1);			// 先清零，避免上一幀數(shù)據(jù)這個(gè)位置有數(shù)據(jù)for (i = 0; i < len; i++){Uart1SendChar(send_buf[i]);}return 0;
}// 相加校驗(yàn)，輕量計(jì)算
// 經(jīng)使用，會(huì)出錯(cuò)，很奇怪
// 出錯(cuò)原因，sum沒有初始化為0，暈
u8 cksum(u8 *data,u8 len)
{u8 sum = 0;u8 i;for (i = 0; i < len; i++)sum += data[i]; 		//計(jì)算校驗(yàn)和return sum;
}void analyseData(u8 *data,u8 len)
{u16 addr,data_num;u8 i;u8 sum,sum1;if (data[0] != 0xAA) return;							// 幀頭不對(duì)if (data[1] != 0xAA && data[1] != 0x55 ) return;		// 幀頭不對(duì)if ((u8)cksum(data,len-1) != data[len-1]) return;			// (u8)強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換要加上，不然出錯(cuò)		if (data[1] == 0x55)		// 寫指令{addr = (u16)data[2] << 8 | (u16)data[3];data_num = data[4]/4;									// 要更改的寄存器數(shù)據(jù)數(shù)量for (i = 0; i < data_num;i++)							// 更改寄存器值{float_register[addr + i].byte[3] = data[5 + 4*i];float_register[addr + i].byte[2] = data[6 + 4*i];float_register[addr + i].byte[1] = data[7 + 4*i];float_register[addr + i].byte[0] = data[8 + 4*i];}ComSendData(addr,data_num);			// 上傳控制參數(shù)	寫完之后上傳回去}if (data[1] == 0xAA)		// 讀指令{addr = (u16)data[2] << 8 | (u16)data[3];data_num = data[4]/4;									// 要查詢的寄存器數(shù)據(jù)數(shù)量ComSendData(addr,data_num);			// 上傳控制參數(shù)	控制參數(shù)上傳是慢速的。}
}

這里面干了三件事：（1）定義了一個(gè)內(nèi)存空間：union float_data float_register[255]，內(nèi)存大小可以自己修改，這里給的255。（2）定義上傳函數(shù)：u8 ComSendData(u16 addr, u8 len)，從起始地址上傳len個(gè)數(shù)據(jù)。（3）定義解析函數(shù)：void analyseData(u8 *data,u8 len)，解析一幀數(shù)據(jù)，如果是寫指令，就更新float_register中的值，并且更新完了把新的數(shù)據(jù)上傳上去。如果是讀指令，就按照給定的起始地址和數(shù)據(jù)量上傳數(shù)據(jù)。

代碼很簡(jiǎn)單，核心是其中的思想，請(qǐng)讀者自行體會(huì)~

（2）定義串口中斷函數(shù)和串口發(fā)送函數(shù)

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{while (huart->Instance == USART1) //如果是串口1			// 有兩種情況，0xAA AA是讀指令，數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度6個(gè)字節(jié); 0xAA 55是寫指令，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 2N + 6字節(jié){USART1_RX_BUF[USART1_RX_STA] = aRxBuffer1[0];if (USART1_RX_STA == 0 && USART1_RX_BUF[0] != 0xAA) break; //幀頭不對(duì)，丟掉if (USART1_RX_STA == 1) 	{if( USART1_RX_BUF[1] != 0xAA && USART1_RX_BUF[1] != 0x55 ){USART1_RX_STA = 0;break; //幀頭不對(duì)，丟掉}}USART1_RX_STA++;if (USART1_RX_STA > USART_REC_LEN) USART1_RX_STA = 0;  ///接收數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,重新開始接收if ( (USART1_RX_BUF[1] == 0xAA && USART1_RX_STA ==  6) ||  (USART1_RX_BUF[1] == 0x55 && USART1_RX_STA == USART1_RX_BUF[4] + 6) ){//analyseData(&USART1_RX_BUF[0]);	analyseData(USART1_RX_BUF, USART1_RX_STA);LED3_TOGGLE();memset(USART4_RX_BUF, 0, USART1_RX_STA);USART1_RX_STA = 0;}break;}
}

串口中斷函數(shù)隨便怎么定義，我這里給的是字節(jié)中斷，你可以按DMA空閑中斷去寫都行，總之就是要按照前面給的通信協(xié)議，把上位機(jī)下發(fā)下來的“修改數(shù)據(jù)”或“查詢數(shù)據(jù)”的數(shù)據(jù)幀解析出來，然后調(diào)用transmission.c中的void analyseData(u8 *data,u8 len)函數(shù)進(jìn)行解析數(shù)據(jù)。

前面設(shè)計(jì)一個(gè)串口發(fā)送單個(gè)字節(jié)的函數(shù)int Uart1SendChar(u8 ch):

int Uart1SendChar(u8 ch)
{while((USART1->SR&0X40)==0);//循環(huán)發(fā)送,直到發(fā)送完畢   USART1->DR=(u8)ch; return ch;	
}

（3）測(cè)試代碼：

提供的STM32工程里面，使用地址0x90作為正弦波和方波的幅值，地址0x91作為正弦波和方波的頻率。地址0x00是正弦波值，地址0x01是方波值，每20ms上傳一次數(shù)據(jù)。上位機(jī)通過修改0x90和0x91地址的數(shù)據(jù)，就可以更改正弦波和方波的幅值和頻率。代碼為：

//sign函數(shù)
float Sign(float input)
{float output=0;if(input>0){output=1;}else if(input==0){output=0;}else{output=-1;}return output;
}int main(void)
{uint8_t len;uint16_t times = 0;HAL_Init();                             /* 初始化HAL庫(kù) */sys_stm32_clock_init(336, 8, 2, 7);     /* 設(shè)置時(shí)鐘,168Mhz */delay_init(168);                        /* 延時(shí)初始化 */MX_USART1_UART_Init();                     /* 串口初始化為115200 */led_init();                             /* 初始化LED */u32 run_cnt = 0;u8 dt = 20;u8 i;float amplitude=100, frequency=0.5;float_register[0x90].f_data = 100;	float_register[0x91].f_data = 0.5;for (i = 0; i < 16; i++)float_register[0x80+i].f_data = i;		// 數(shù)據(jù)賦值， 測(cè)試上位機(jī)讀數(shù)據(jù)while(1){// 測(cè)試上位機(jī)寫數(shù)據(jù)amplitude = float_register[0x90].f_data;frequency = float_register[0x91].f_data;// 測(cè)試從機(jī)主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)float_register[0].f_data = amplitude * sin(2*3.14*run_cnt*frequency*dt*0.001);float_register[1].f_data = amplitude * Sign(float_register[0].f_data);ComSendData(0,2);			// 0地址開始3個(gè)數(shù)據(jù)delay_ms(dt); // 采樣周期if (run_cnt++ % 10 == 0)  LED2_TOGGLE();		}
}

效果如圖。開始時(shí)幅值為100，頻率為0.5Hz，修改為1Hz、幅值200，波形變化了兩次。

寫在最后

（1）由于本軟件是通用軟件，所以都是以“地址0x80”之類的命名，而不是參數(shù)的實(shí)際意義，例如“PID參數(shù)”、“前進(jìn)速度”等。這就需要聰明的你自己在腦袋里定義了。魚和熊掌不可兼得。

（2）開發(fā)上位機(jī)有很多軟件，如LabWindows、labview、Qt、C#等，包括萬能的Matlab，各有利弊。就本人近幾年的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，Matlab的實(shí)時(shí)性是災(zāi)難，LabWindows界面太丑、Labview的非編程開發(fā)方式習(xí)慣不了。相對(duì)而言，Qt功能是最為強(qiáng)大的，很適合實(shí)時(shí)系統(tǒng)，大名鼎鼎的飛控地面站QGroundControl就是Qt開發(fā)的。想學(xué)習(xí)上位機(jī)編程的強(qiáng)烈建議Qt。

（3）本軟件及其配套STM32示例工程下載需要一點(diǎn)點(diǎn)費(fèi)用。一方面是作者的勞動(dòng)成果，請(qǐng)養(yǎng)成知識(shí)付費(fèi)的思想和行動(dòng)自覺，本人平時(shí)也是經(jīng)常性為知識(shí)付費(fèi)，花幾塊幾十塊錢解決大問題是非常非常劃算的。另一方面，付費(fèi)的東西能夠幫助你篩選掉一些無用資源。使用過程中有任何問題歡迎私信。本軟件的下載地址：嵌入式系統(tǒng)遠(yuǎn)程測(cè)控軟件-串口示波器-遠(yuǎn)程修改參數(shù)

（4) 上位機(jī)軟件源碼后續(xù)也會(huì)陸續(xù)開源（一定的知識(shí)付費(fèi)），供有興趣的伙伴學(xué)習(xí)并定義自己的界面。