嵌入式调试开发指南

项目简介

本项目旨在实现基于 STM32F103 的嵌入式开发，支持通过 TCP/IP 协议进行数据传输。以下内容将详细介绍如何配置和使用相关功能。

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环境准备

硬件需求

• STM32F103 开发板
• USB 转串口模块
• 连接线

软件需求

• 串口调试工具（如 XCOM 或 SecureCRT）
• TCP 测试软件

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配置步骤

1. 串口配置

1. 选择实际的串口号（如 COM4）。
2. 设置波特率为 115200。

2. AT 指令操作

配置 Wi-Fi

AT+CWMODE=1  # 设置工作模式为 STA
AT+CWJAP="ssid","password"  # 配置 Wi-Fi

连接服务器

AT+CIPSTART="TCP","192.168.1.101",3456  # 连接服务器，IP 为电脑的 IP，端口为 3456
AT+SAVETRANSLINK=1,"192.168.1.101",3456,"TCP"  # 保存连接信息，开机后自动连接
AT+CIPMODE=1  # 设置为透传模式
AT+CIPSEND  # 发送数据
HELLOWORLD  # 示例数据

退出透传模式

进入自动透传模式后，如需重新配置（如更换 IP），需退出透传模式：

1. 在串口助手中发送 +++。
2. 注意：
   • 不要勾选“发送新行”。
   • 发送 +++ 后，停顿 1 秒以上不要发送任何数据。
3. 模块返回 OK 后，即可重新进入命令模式。

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测试与验证

1. 启动服务器

使用 TCP 测试软件创建服务器并启动。

2. 实际连接与发送测试

通过串口助手发送数据，验证数据是否成功传输。

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连接示意图

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常见问题

1. 无法连接服务器

• 检查 IP 和端口是否正确。
• 确保 Wi-Fi 配置无误。

2. 透传模式无法退出

• 确保发送 +++ 时未勾选“发送新行”。
• 确保发送后停顿 1 秒以上。

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附录

相关工具截图

TCP 测试软件

创建服务器

启动服务器

实际连接发送测试

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串口重定向

使用以下函数，用于串口重定向：

#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE {
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);
    return ch;
}

该函数用于将 printf 输出重定向到串口。

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TCP 接收与发送

接收数据

使用空闲中断接收 TCP 数据，开启了 DMA 接收：

void UART_IDLE_Callback(UART_HandleTypeDef *huart) {
    /* 仅处理 USART1 的实例 */
    if (huart == NULL || huart->Instance != USART1)
        return;

    /* 清除空闲中断标志位（HAL库宏） */
    __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(huart);

    /* 停止 DMA 以便安全读取计数器并更新状态 */
    HAL_UART_DMAStop(huart);

    /* 计算接收到的字节数：总缓冲区长度 - DMA 剩余传输计数 */
    uint16_t recv_len = UART1_RX_BUF_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(huart->hdmarx);

    if (recv_len > 0 && recv_len < UART1_RX_BUF_SIZE) {
        uart1_rx_len = recv_len;
        uart1_rx_buf[recv_len] = '\0';  /* 添加字符串结束符，方便后续字符串处理 */
        uart1_rx_flag = 1;              /* 置位标志，通知应用层新消息到达 */

        /* 仅供调试：在中断中打印接收到的数据（注意：printf 可能会影响实时性） */
        elog_raw("UART1 Received: %s\r\n", (char *)uart1_rx_buf);
    }

    /* 重新启动新一轮的 DMA 接收 */
    HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, uart1_rx_buf, UART1_RX_BUF_SIZE);
}

发送数据

封装了发送函数，只需填入数据即可发送：

const char *message = "Hello, ESP12F! This is a test message.";
HAL_StatusTypeDef status = ESP12F_TCP_SendMessage(message);

这些是上位机发送的指令： 按照这些来写代码

这是一个基于 TCP/IP 局域网通信的物流小车控制指令协议设计方案。

为了方便调试和开发，本协议采用 ASCII 文本格式（类似于 Modbus ASCII 或简单的串口透传格式），而不是二进制格式。这样你可以直接使用网络调试助手（如 NetAssist）手动发送字符串来测试小车，而无需编写专门的上位机软件。

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📡 通信基础参数

• 通信方式：TCP Client (上位机) 连接 TCP Server (单片机/小车)
• 数据格式：ASCII 字符串
• 换行符：建议使用 \r\n (回车+换行) 作为每条指令的结束标志，以便单片机解析。
• 字节序：N/A (文本协议不涉及大小端问题)

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📦 指令帧结构

每条指令由以下几个部分组成，字段之间用英文冒号 : 分隔：

[帧头][命令字][数据内容][校验和][帧尾]

• 帧头：固定为 LOGI (代表 Logistics)，用于快速识别有效数据包。
• 命令字：2位字符，代表具体操作（如 GS 代表去站点）。
• 数据内容：具体的参数，长度可变。
• 校验和：2位十六进制数，用于验证数据完整性（防止丢包或乱码）。
• 帧尾：固定为 #。

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📝 具体控制指令定义

以下是针对你提出的四个需求（去站点、停止、启动、速度）的具体指令格式。

1. 去往指定站点

• 功能：指示小车移动到编号为 N 的站点。
• 指令格式：LOGI:GS:NNN:CS#
• 参数说明：
  • GS: 命令字 (Go to Station)。
  • NNN: 站点编号，3位数字，不足补0。例如：1号站写为 001，12号站写为 012。
  • CS: 校验和。
• 示例：
  • 去往 5号站点：LOGI:GS:005:15# (假设校验和计算结果为15)

2. 启动运行

• 功能：让处于停止或待机状态的小车开始执行任务或继续运行。
• 指令格式：LOGI:ST:RUN:CS#
• 参数说明：
  • ST: 命令字 (Start/Status)。
  • RUN: 固定参数，表示启动。
• 示例：
  • 启动小车：LOGI:ST:RUN:2A#

3. 紧急停止/暂停

• 功能：立即停止小车的运动，通常用于急停或到达站点后的确认暂停。
• 指令格式：LOGI:ST:STOP:CS#
• 参数说明：
  • STOP: 固定参数，表示停止。
• 示例：
  • 停止小车：LOGI:ST:STOP:32#

4. 设置运行速度

• 功能：动态调整小车的行驶速度。
• 指令格式：LOGI:SP:VVV:CS#
• 参数说明：
  • SP: 命令字 (Set Speed)。
  • VVV: 速度值，3位数字 (000-100)，代表百分比或具体PWM占空比等级。
    • 000: 停止
    • 050: 50% 速度
    • 100: 全速
• 示例：
  • 设置速度为 80%：LOGI:SP:080:04#

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🧮 校验和算法

为了防止无线信号干扰导致指令错误，我们需要一个简单的校验和。

• 算法：将 帧头 到 数据内容 结束的所有字符的 ASCII 码值相加，然后对 256 取余，最后转换为 2位十六进制字符串。
• 公式：Sum = (Byte1 + Byte2 + ... + ByteN) % 256

举例计算 (去往 1 号站点):

1. 原始字符串：LOGI:GS:001
2. ASCII 码值相加：
   • 'L'(76) + 'O'(79) + 'G'(71) + 'I'(73) + ':'(58) + 'G'(71) + 'S'(83) + ':'(58) + '0'(48) + '0'(48) + '1'(49)
   • 总和 = 614
3. 取余：614 % 256 = 102
4. 转十六进制：102 -> 66
5. 最终发送指令：LOGI:GS:001:66#

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💬 小车回复机制 (可选但推荐)

单片机执行指令后，应向上位机返回执行结果，以便上位机显示状态。

回复格式：[命令字]:[状态码]:[描述]#

• 状态码定义：
  • OK: 指令接收正确并执行。
  • ERR: 指令格式错误或校验失败。
  • BUSY: 小车正在忙，无法执行新指令。

示例回复：

• 成功去往站点：GS:OK:Arrived#
• 速度设置成功：SP:OK:SpeedSet#
• 校验错误：CMD:ERR:CheckSum#

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📌 总结清单

你可以直接将下表发给单片机开发人员：

功能	指令模板	示例 (假设校验和为 XX)	说明
去站点	LOGI:GS:NNN:XX#	LOGI:GS:003:XX#	NNN为3位站点号
启动	LOGI:ST:RUN:XX#	LOGI:ST:RUN:XX#	开始运动
停止	LOGI:ST:STOP:XX#	LOGI:ST:STOP:XX#	立即停止
设速度	LOGI:SP:VVV:XX#	LOGI:SP:050:XX#	VVV为0-100

我创建了 处理解析指令的任务和传递消息的消息队列。