STM32與串口屏互動（USART HMI）
- 一、前期準備
- 二、串口屏上位機使用方法以及界面設計
- 三、STM32軟體編程
- 四、單片機發送資料的字串指令匯總
- 五、總結
不管是備戰電賽還是準備畢設，一塊能與單片機互動的螢屏顯得尤為重要，相較于傳統的SPI，IIC通信的0.96寸OLED還是管腳較多的TFT螢屏，串口屏綜合了以上螢屏的特點，即尺寸大、管腳少，能夠充分減少占用單片機的I/O資源，且支持觸摸，
串口屏可作為輸出設備（顯示）以及輸入設備（按鍵），開發難度小，操作簡單，軟體要求低且擁有專門的上位機輔助開發，
一、前期準備
1. USB TO TTL模塊
串口屏顧名思義是通過串口通信的方式來實作資料的傳輸，所以我們要準備一個USB TO TTL模塊，作用是用來上位機（電腦）與串口屏的通訊，
2.STM32單片機（以stm32f103c8t6為例）
3.HMI USART串口屏
本人使用使用的是陶晶馳的串口屏，型號為TJC4832T135_011
電阻式觸摸屏比電容式體驗效果稍差一點不過并無大礙，3.5寸的螢屏尺寸足夠我們的專案需求，人機互動時，大小也正合適，串口屏共有4根線分別是5V、TX、RX、GND.當串口屏與上位機通訊時串口屏的RX接USB轉TTL模塊的TXD，串口屏的TX接串口模塊的RX，當串口屏與單片機（stm32f103c8t6）通訊時，我們要軟體配置使用哪個串口從而決定硬體連接，
若使用USART1
RX------------PA9
TX------------PA10
若使用USART2
RX------------PA2
TX------------PA3
若使用USART3
RX------------PB10
TX------------PB11
二、串口屏上位機使用方法以及界面設計
當我們在做小專案時，我們要根據專案的需求去設計對應的界面，以達到我們預期的效果，我們使用官方給出的上位機USART HMI軟體去設計界面，
上位機下載：USART HMI 資料中心
（1）打開USART HMI 軟體，點擊新建
這里需要我們選擇對應串口屏的型號，本人的是TJC4832T135_011，
顯示方向我們一般默認90（橫屏），串口屏默認波特率為9600，如需要改變請查閱資料撰寫代碼，
（2）從工具箱中拖需要使用的組件，比較常用就是文本、按鈕，曲線等，去設計我們想要的界面例如背景色，控制元件的大小等等，
（3）點擊軟體左上方工具按鈕，我們要提前匯入字體也就是字庫制作，我們選擇我們想要的字體以及大小即可以生成字庫，每生成一個字庫并且添加到工程中都會有一個字體ID，
（4）當我們使用文本或者數字控制元件時，我們需要不同的字體或大小時，我們可以再右下角屬性一欄中修改font引數，修改為你需要的字體ID即可，如下圖所示：
（5）我們可以在軟體的右上角頁面加入新的界面，通過按鈕來實作頁面的切換，這里我們需要查閱軟體中最上方幫助中的指令集以及資料中心，在軟體中寫所需要的代碼，（很短，很容易上手）
（6）上位機編程中常用的指令匯總（實作小專案綽綽有余）
eg：
切換頁面： page 頁面名稱 （page page1）即切換到page1頁面
發送十六進制指令 ： printh 01 即發送0x01
兩者相結合即可完成我們獨立按鍵的功能，
以19年電賽D題簡易電路特性測驗儀為例
初步設計首頁如下:
首頁只添加了3個按鈕控制元件和一個文本控制元件，文本控制元件顯示我們本次工程的名稱，而按鍵就可控制我們的模式選擇，所以我們需要添加3個子頁面（測量模式，故障測驗模式，幅頻特性曲線顯示模式）通過主頁面的按鍵來切換頁面，所以在主頁面下分別點擊對應按鈕控制元件，下方會出現事件界面，我們通常在彈起事件中做操作，也可以達到一個防誤觸的效果，如下圖所示，我們在事件內容中寫了兩行代碼，
1.printh 01 即點擊該按鈕串口屏就會發送0x01（有大作用，我們可以在單片機串口中斷中決議該資料，并做相應的操作，具體示例在單片機編程部分）
2page page0 即點擊該按鈕切換到page 0頁面
但我們在切換的頁面后如何回傳呢？
其實我們的整個界面就如同一個按鈕一樣，也有彈起操作，那我們要回傳主頁面是不是就要點擊子頁面的整個頁面，而后在其彈起事件中撰寫page main即可實作回傳的操作，
重要提醒：??? 如果我們的文本控制元件默認設定的是私有變數，那我們切換界面時其顯示的文本為你初始的文本，所以我們與單片機通信使其顯示數值的文本控制元件應設定為全域變數（如下圖t3,t4,t5文本控制元件），這樣我們切換頁面時資料就不會丟失，
我們盡量將顯示的固定文字在上位機中設計完成，單片機和串口屏之間盡量不要傳漢字，那樣占用資源而且容易出錯，
到此上位機所要干的事情我們都已經做完了，當然上位機中還有很多好玩的控制元件，待網友們去開發去嘗試，串口屏可謂功能之強大，
三、STM32軟體編程
stm32軟體部分總體分為發送資料和接收資料，
發送資料
既然我們要發送資料我們就要符合相應的通訊協議，在我們發送資料，總要有個結尾標志，如果沒有的話單片機就不知道你的資料發沒發送完，從而卡死出不來，
🔰🔰🔰所以第一個重點就是要有結束符，向串口屏發送資料完要加結束符（連續三個0xff）那么當串口屏讀取到連續三個0xff時這次的資料就已經發送完成從而跳出回圈，不多說了，直接上代碼，
/**
███████╗ ██ ██ ██╗ ██╗
██╔════╝ ║██████║ ██║ ██║
██║ ╚══██╔═╝ ███████║
██║ █████ ████████╗ ██║ ██╔══██║
██╚════██║ ╚═══════╝ ██║ ██║ ██║
█████████║ ██║ ██║ ██║
╚════════╝ ╚═╝ ╚═╝ ╚═╝
* @brief main
* @language C
* @harfware MicroController
* @version v1.0
* @date 29-July-2021
* @author Yuhang Gu
*
*/
首先進行串口配置（串口初始化）我使用的是stm32的USART3，所以硬體連接應為
RX------------PB10
TX------------PB11
void uart3_init(u32 bound)
{
//GPIO埠設定
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//時鐘GPIOB、USART3
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);
//USART1_TX PB10
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
//USART1_RX PB11
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
//Usart1 NVIC 配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//搶占優先級3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子優先級3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據指定的引數初始化VIC暫存器
//USART 初始化設定
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//一般設定為9600;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_Init(USART3, &USART_InitStructure);
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);//開啟中斷
USART_Cmd(USART3, ENABLE); //使能串口
}
串口初始化完成后波特率為9600，我們即可撰寫發送資料函式如下所示：
函式功能：發送字串
void HMISends(char *buf1) //字串發送函式
{
u8 i=0;
while(1)
{
if(buf1[i]!=0)
{
USART_SendData(USART3,buf1[i]); //發送一個位元組
while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TXE)==RESET){};//等待發送結束
i++;
}
else
return ;
}
}
函式功能：連續3次發送一個位元組（一般用來發送0xff作為結束符）
void HMISendb(u8 k) //位元組發送函式
{
u8 i;
for(i=0;i<3;i++)
{
if(k!=0)
{
USART_SendData(USART3,k); //發送一個位元組
while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TXE)==RESET){};//等待發送結束
}
else
return ;
}
}
在程式初始化中我們要對串口屏也進行一個初始化防止被之前沒有進行完的資料傳輸所影響，
以下是串口屏的啟動函式，寫在初始化中即可，
void HMISendstart(void)
{
delay_ms(200);
HMISendb(0xff);
delay_ms(200);
}
在所有函式都寫好之后，我們即可在keil中撰寫程式，發送我們想要的資料給串口屏，
一個小技巧????????????????
C語言中有一個函式可以將其他型別強制轉化為字串型別，我們知道串口屏通信的話其實都是通過發送字串來讓串口屏顯示我們想要的內容的，所以我們必須將我們的內容先轉化為字串，例如單片機自帶的ADC所讀取到的數值，連接溫濕度傳感器模塊讀取到的溫濕度等等我們想要實時變化的資料顯示到串口屏時我們就要用到sprintf函式，
sprintf函式使用方法如下圖所示，
unsigned char buf[64];
sprintf((char *)buf,"page0.t3.txt=\"%.1f\"",Ri);
我們所要轉化成的字串其實就和普通的printf函式格式相同，若為整形則為%d，浮點型則為%f，Ri就是你所變化的數值，可以為ADC讀到的值，溫濕度，頻率，電壓等等
所以我們想要完整的發送資料給串口屏我們就可以這樣操作，
sprintf((char *)buf,"page0.t3.txt=\"%.1f\"",Ri); //強制型別轉化，轉化為字串
HMISends((char *)buf); //發送Ri的資料給page0頁面的t3文本控制元件
HMISendb(0xff);//結束符
這樣我們就可以讓串口屏顯示我們想要的資料了，
接收資料
單片機接收串口屏發送來的指令是在串口中斷中進行的，我們在上位機使用時曾在按鈕中撰寫printh 01，printh 函式發送指令后自帶0x0d 0x0a結尾，每當按下我們單片機就會收到0x01這個資料，所以我們就是對接收到的訊息進行分析做對應的操作就ok了，
void USART3_IRQHandler(void)
{
u8 Res;
if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中斷(接收到的資料必須是0x0d 0x0a結尾)
{
Res =USART_ReceiveData(USART3); //讀取接收到的資料
if(Res==0x01) Mode_MeasureFlag=1;
else if(Res==0x02) Mode_CorrectFlag=1;
else if(Res==0x03) Mode_MeasureFlag=0;
else if(Res==0x10) MeasureRi_Flag=1;
else if(Res==0x11) MeasureRo_Flag=1;
else if(Res==0x12) MeasureAv_Flag=1;
}
}
這樣我們就通過串口屏來控制我們所要的模式了，例如進入測量模式，進入故障檢測模式，
以下是我在備戰2021電賽訓練時做的19年D題簡易電路特性測驗儀所撰寫的部分代碼，為的是給大家拋磚引玉一下，知道串口屏應該怎么用，怎么能夠通過這小小的螢屏實作很強大的功能，當然資料的接收不止這么簡單，我的使用一般就是通過接受的資料來改變功能模式選擇的標志位，其實就可以實作大部分想要的功能，串口屏還可以作為鍵盤輸入，以及計算器等，那我們單片機的資料接受就要更加的復雜，要對資料進行位操作決議，感興趣的可以嘗試一下，我就不再贅述，
while(1)
{
if(Mode_MeasureFlag==1)
{
/*************測量Ri*************************/
if(MeasureRi_Flag==1)
{
Key3=0;
Key1=0;
delay_ms(1000);
ADC_Temp1 =(float) ADC_ConvertedValue[1]/4096*3.3;
printf("\r\n ADC_Temp1 = %f \r\n",ADC_Temp1);
Key1=1;
delay_ms(5000);
// delay_ms(7000);
ADC_Temp2 =(float) ADC_ConvertedValue[1]/4096*3.3;
printf("\r\n ADC_Temp2 = %f \r\n",ADC_Temp2);
Ri=(ADC_Temp2*1000)/(ADC_Temp1-ADC_Temp2);
printf("\r\n Ri = %f \r\n",Ri);
sprintf((char *)buf,"page0.t3.txt=\"%.1f\"",Ri); //強制型別轉化，轉化為字串
HMISends((char *)buf); //發送Ri的資料給page0頁面的t3文本控制元件
HMISendb(0xff);//結束符
Key1=0;
MeasureRi_Flag=0;
}
/*************測量Ro*************************/
if(MeasureRo_Flag==1)
{
Key1=1;
Key3=1;
delay_ms(5000);
Key2=0;
ADC_Temp1 =(float) ADC_ConvertedValue[1]/4096*3.3;
printf("\r\n ADC_Temp1 = %f \r\n",ADC_Temp1);
Key2=1;
delay_ms(5000);
ADC_Temp2 =(float) ADC_ConvertedValue[1]/4096*3.3;
printf("\r\n ADC_Temp2 = %f \r\n",ADC_Temp2);
Ro=((ADC_Temp1-ADC_Temp2)*5100)/ADC_Temp2;
printf("\r\n Ro = %f \r\n",Ro);
sprintf((char *)buf,"page0.t4.txt=\"%.1f\"",Ro);
HMISends((char *)buf);
HMISendb(0xff);
Key2=0;
Key3=0;
MeasureRo_Flag=0;
}
/*************測量Av*************************/
if(MeasureAv_Flag==1)
{
Key1=1;
Key3=0;
delay_ms(5000);
ADC_Temp1 =(float) ADC_ConvertedValue[1]/4096*3.3;
printf("\r\n ADC_Temp1 = %f \r\n",ADC_Temp1);
Key3=1;
delay_ms(5000);
// delay_ms(7000);
ADC_Temp2 =(float) ADC_ConvertedValue[1]/4096*3.3;
printf("\r\n ADC_Temp2 = %f \r\n",ADC_Temp2);
Av=(ADC_Temp2/(ADC_Temp1/105.8));
printf("\r\n Ro = %f \r\n",Av);
sprintf((char *)buf,"page0.t5.txt=\"%.1f\"",Av);
HMISends((char *)buf);
HMISendb(0xff);
Key2=0;
Key3=0;
MeasureAv_Flag=0;
}
}
}
四、單片機發送資料的字串指令匯總
在程式中直接呼叫即可（把想要顯示的變數換掉就ok）
1.文本控制元件（.txt）
sprintf((char *)buf,"page0.t1.txt=\"%d\"",num); //顯示變化的數值
HMISends((char *)buf);
HMISendb(0xff);
sprintf((char *)buf,"page1.t0.txt=\"Wait...\"");//顯示字串
HMISends((char *)buf);
HMISendb(0xff);
2.數字控制元件（.val）
sprintf((char *)buf,"n0.val=%d",Target_Speed);
HMISends((char *)buf);
HMISendb(0xff);
3.曲線控制元件（add 控制元件ID,選擇通道，數值）數值取值范圍（0-255）通道數量，波形顏色在上位機中設定，
🔲我們所要發送的資料不在此范圍內的話要進行數值等比縮小，并且只能發送整數，
sprintf((char *)buf,"add 1,1,%d",ExchangeSpeed1);
HMISends((char *)buf);
HMISendb(0xff);
五、總結
串口屏的功能遠不止如此，大佬們有興趣可以多去研究研究，熟練使用串口屏基本能夠替代oled、tft等各大螢屏，通過上位機以及代碼的配合可以實作更多的功能，開發簡單，易上手，以上是我的各人理解，分享我在使用程序中的一些小技巧，如果有問題的話大家可以一起討論，
本人開學大三學生一枚，備戰電賽中，之后會陸續寫一些小專案的教程如風力擺，平衡車，紙張計數等如果有需要請關注我謝謝！😁🤗
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