问题

为什么网上连开源的stm32 8个串口程序都没有?

回答
网上找不到一个现成的、针对 STM32 的、开源的八串口程序,这确实让人有些费解,尤其是考虑到 STM32 系列微控制器的强大外设能力和开源社区的活跃度。但仔细分析一下,这里面涉及几个关键点,足以解释为什么我们很难找到一个“拿来就用”的完美八串口开源方案。

首先,我们要理解“八个串口”这个需求的复杂性。

STM32 硬件的限制与配置: 并非所有 STM32 芯片都原生支持八个独立工作的 UART/USART 接口。尽管一些高端型号(如 STM32H7 系列的一些高引脚数版本)确实集成了多达八个或更多的 USART/UART 外设,但大部分主流的 STM32 系列(如 F1、F4、L4、G4 等)其 USART/UART 接口的数量是有限的,通常在2到6个之间。要实现八个串口,首先需要找到一款有足够多 USART/UART 资源的高端 STM32 芯片。这就缩小了潜在用户的范围。

引脚复用与时钟配置: STM32 的引脚功能高度复用。 USART/UART 的 TX/RX 引脚需要与具体的 GPIO 引脚进行映射。一个 STM32 芯片上的 USART/UART 外设是固定的,但其对应的引脚可以通过配置不同的 Alternate Function (AF) 来实现。要同时驱动八个串口,意味着需要找到八组独立的 USART/UART 外设,并且有与之对应的未被其他关键功能占用的 GPIO 引脚。这在硬件设计层面就需要仔细规划,尤其是在引脚资源紧张的封装(如 LQFP64、LQFP100 等)上。如果你的开发板使用的是小封装的 STM32,可能根本就没有足够的引脚来同时驱动八个串口。

中断处理与优先级: 每个活动的串口都需要串口接收中断来处理接收到的数据。如果八个串口都在频繁接收数据,那么就需要配置八个串口接收中断向量,并且合理地管理它们的中断优先级。如果优先级设置不当,高优先级的其他中断(如 SysTick、其他外设中断)可能会延迟关键数据的处理。这需要深入理解 STM32 的 NVIC(嵌套向量中断控制器)和实时性要求。

软件架构的复杂性: 要管理八个独立的串口,简单的轮询或者简单的中断回调函数很容易变得混乱。一个健壮的八串口程序需要一个清晰的软件架构:
数据缓冲(Buffer): 每个串口都需要自己的发送和接收缓冲区,以应对发送速度不匹配或接收数据突发的情况。如果数据量大,可能需要环形缓冲区(Ring Buffer)来高效管理。
任务/线程管理: 如果你的应用是多任务的,那么每个串口的收发操作可能需要分配给不同的任务或线程。这涉及到 RTOS(实时操作系统)的使用,例如 FreeRTOS。在 RTOS 下管理八个串口的任务会增加开发难度和资源消耗。
状态机与逻辑: 不同的串口可能承载着不同的通信协议和功能。例如,一个串口可能用于调试输出,另一个用于与 GPS 模块通信,再一个用于与另一个 MCU 通信,等等。将这些逻辑清晰地组织起来,避免相互干扰,需要精心的设计。

“拿来就用”的定义模糊: 开源社区的贡献者通常会发布针对特定应用场景或特定开发板的代码。一个“通用”的八串口程序,如果目标是让它能适用于所有拥有八个串口资源的 STM32 芯片和各种开发板,那么它就需要非常灵活的配置机制,例如通过配置文件或宏定义来选择使用的 STM32 型号、配置串口号与引脚映射、设置波特率等等。这样的通用性本身就带来了很大的复杂性。

开发者的投入与分享意愿: 编写并维护一个支持八个串口的、高质量的、通用的开源库需要大量的开发时间和精力。而且,用户可能还需要根据自己的硬件和通信协议进行大量的定制。因此,即使有人完成了这样的工作,也很难保证它的通用性和易用性达到所有人的期望,或者说,有些人可能更倾向于为自己的特定项目单独开发,而不是贡献一个复杂到难以维护的通用库。

更普遍的替代方案: 大多数应用场景下,并不需要同时使用八个独立的串行通信。
USB 转串口: 很多情况下,可以通过 USB 转串口模块(如 CH340、FT232RL 等)来扩展多个串口连接到电脑,这样就可以轻松实现多个通信通道,而无需 STM32 本身拥有如此多的物理串口。
SPI/I2C 与串口扩展芯片: 如果需要与多个设备通信,但这些设备提供的是 SPI 或 I2C 接口,并且这些接口比串口更易于扩展(例如通过一些 SPItoUART 转换芯片,虽然不太常见),也可以考虑这些方案。
RTOS 的抽象层: 如果是使用 RTOS,通常会有一个通用的驱动模型。开发者可能会为他们正在使用的特定 STM32 型号和开发板,构建一套自己的驱动层,而不太会去贡献一个覆盖所有可能性的通用八串口驱动。

所以,为什么网上很难找到一个“现成”的八个串口开源程序?

1. 硬件门槛: 首先,不是所有 STM32 都能支持八个串口。你需要特定型号的高端 STM32。
2. 引脚约束: 即使芯片支持,你的开发板也必须有足够的引脚并且它们未被其他重要功能占用。
3. 软件复杂度: 管理八个独立的、高吞吐量的串口,需要非常健壮和高效的软件设计,包括中断管理、数据缓冲、任务调度等。
4. 通用性难题: 要写一个能适配各种硬件配置和应用需求的“通用”八串口驱动,其复杂度极高,需要大量的配置和定制化选项。
5. 开发者的关注点: 大多数开发者倾向于解决自己项目中的具体问题,并可能将其解决方案封装成更小的、可重用的模块,而不是一个庞大的、可能不太适合别人的通用八串口库。

如果你确实有八个串口的需求,我建议你:

明确你的 STM32 型号和开发板。 检查它是否真的拥有八个或更多的 USART/UART 外设,以及是否有足够的引脚。
研究 STM32 HAL 库或 LL 库。 ST 官方提供的库(特别是 HAL 库)已经包含了对每个 USART/UART 外设的驱动支持。你可以基于这些库来编写自己的代码。你需要学习如何初始化多个 USART/UART 实例,配置它们的 GPIO、波特率、数据格式等。
从一个串口开始,逐步增加。 先实现一个串口的收发功能,然后复制和修改代码,使之支持第二个、第三个……直到第八个。
关注数据处理和中断。 重点关注接收数据时的中断处理和数据缓冲。考虑使用 RTOS 和消息队列来管理不同串口的数据流。
查找特定开发板或项目。 有些在嵌入式领域非常活跃的开发者或公司,可能会发布针对他们特定硬件的、包含多串口功能的项目代码。你可以尝试搜索一些知名的嵌入式开发平台或论坛(如 STM32CubeIDE 的社区,或者一些知名的嵌入式开发者的博客/GitHub 仓库),看看是否有相关的例子。

总而言之,找不到一个“拿来就用”的八串口开源程序,并不是因为社区没有能力,而是因为这个需求本身就包含了一系列硬件和软件上的挑战,并且“通用性”的设计非常困难。你很可能需要根据自己的具体情况,从基础的 STM32 库函数出发,逐步构建自己的解决方案。

网友意见

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分享个我的, 任意个串口, 你按你的需求改改就行了. 我已经在N个项目里用过了.

字符中断方式接收, 空闲中断判断帧尾, 阻塞方式发送. 哪位有兴趣了可以试试加上中断方式发送, 这样CPU负担轻一些. 不用DMA是因为串口多了没有那么多DMA通道用, 就算够用, SPI/ADC之类也没得用了.

       // 请添加你自己的头文件  #define MAX_LEN 128  // 帧长度, 按你的需要 #define USART_TOTAL_NUM 4          // 串口个数  typedef struct {     const USART_TypeDef* usartx;     unsigned char msg[MAX_LEN];     unsigned char rxbuf[MAX_LEN];               // 用两个缓冲区, 进入后处理函数后接收缓冲区就可以用于新一轮接收, 只是比较浪费内存     unsigned char* rxptr;     int size, updated; } usartx_t;  static struct {     usartx_t usart[USART_TOTAL_NUM];     void (*parser_f)(const void* msg, int size, int source);           // 后处理函数指针, 用source区分是哪个串口 } g;  void USART_BindParser(void (*parser_f)(const void* msg, int size, int source))    // 初始化串口后用它绑定你自己的回调函数做进一步处理 {     g.parser_f = parser_f; }  void USART_ReConfig(USART_TypeDef* USARTx, unsigned long baudrate) {     USART_InitTypeDef uis; //    USART_DeInit(USARTx);     USART_Cmd(USARTx, DISABLE);     USART_StructInit(&uis);     uis.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;     uis.USART_StopBits = USART_StopBits_1;     uis.USART_Parity = USART_Parity_No;     uis.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;     uis.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;     uis.USART_BaudRate = baudrate;     USART_Init(USARTx, &uis); //    if(USARTx == USART1) //        USART_SWAPPinCmd(USARTx, ENABLE);              // 根据你的需求, 交换串口的tx/rx脚, 只在f0和f3系列有效     USART_Cmd(USARTx, ENABLE);     USART_ITConfig(USARTx, USART_IT_IDLE, ENABLE);     USART_ITConfig(USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);     USART_ITConfig(USARTx, USART_IT_ORE, ENABLE);     USART_ITConfig(USARTx, USART_IT_FE, ENABLE); }  void USART_Config(void) {     NVIC_InitTypeDef nis;      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART4, ENABLE); //    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART5, ENABLE);      nis.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;     nis.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;     nis.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;     nis.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;     NVIC_Init(&nis);     nis.NVIC_IRQChannel = UART5_IRQn;     NVIC_Init(&nis);      for(int i = 0; i < USART_TOTAL_NUM; i++) {         g.usart[i].rxptr = g.usart[i].rxbuf;         g.usart[i].size = 0;         g.usart[i].updated = 0;     }     g.usart[0].usartx = USART1;     g.usart[1].usartx = USART2;     g.usart[2].usartx = USART3;     g.usart[3].usartx = UART4; //    g.usart[4].usartx = UART5;      USART_ReConfig(USART1, 500000UL);              // 依次初始化你需要的串口 //    USART_ReConfig(UART5, 500000UL); }  void USART_WriteData(USART_TypeDef* USARTx, const void* data, int num)        // 阻塞方式, 中断方式自己写吧. DMA方式虽然好但是没那么多通道 {     while(num--) {         while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);         USART_SendData(USARTx, *((unsigned char*)data));         data++;     }     while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TC) == RESET); }  void USART_WriteByte(USART_TypeDef* USARTx, unsigned char byte)            // 一般用不到, 有些库可能需要单字节发送函数 {     USART_WriteData(USARTx, &byte, 1); }  void USART_Poll(void)               // 在主循环里调用, 不要放在中断里 {     for(int i = 0; i < USART_TOTAL_NUM; i++) {         usartx_t* p = &(g.usart[i]);         if(p->updated) {             g.parser_f(p->msg, p->size, i);              // 在这里调用你自己的回调函数做进一步处理             p->updated = 0;         }     } }  void USART_RXNE_IRQHandler(USART_TypeDef* USARTx)        // 在RXNE中断里调用 {     for(int i = 0; i < USART_TOTAL_NUM; i++) {         usartx_t* p = &(g.usart[i]);         if(USARTx == p->usartx) {             if(p->rxptr - p->rxbuf >= MAX_LEN)                 break;             *(p->rxptr) = p->usartx->RDR;                 // 在F0和F3是RDR, 在F1是DR             p->rxptr++;             break;         }     } }  void USART_IDLE_IRQHandler(USART_TypeDef* USARTx)            // 在IDLE中断里调用 {     for(int i = 0; i < USART_TOTAL_NUM; i++) {         usartx_t* p = &(g.usart[i]);         if(USARTx == p->usartx) {             p->size = p->rxptr - p->rxbuf;             memcpy(p->msg, p->rxbuf, p->size);             p->rxptr = p->rxbuf;             p->updated = 1;             break;         }     } }     

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