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MCU串口命令解析器的實(shí)現(xiàn)

時間：2020-09-08 02:11:45
關(guān)鍵字： MCU    串口   
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[導(dǎo)讀]最近更文頻率少了，但依然會保持一周一篇原創(chuàng)文章，主要是在做這幾個活： 1 編寫韋東山老師的嵌入式書籍的輸入系統(tǒng)章節(jié) 2 應(yīng)本公眾號粉絲要求，準(zhǔn)備造一臺智能小車并開源分享 3 自己工作上項(xiàng)目的學(xué)習(xí)：機(jī)器視覺,圖像處理,TKM32F499芯片入門等 4 PID溫控套件測

最近更文頻率少了，但依然會保持一周一篇原創(chuàng)文章，主要是在做這幾個活：

  • 1 編寫韋東山老師的嵌入式書籍的輸入系統(tǒng)章節(jié)

  • 2 應(yīng)本公眾號粉絲要求，準(zhǔn)備造一臺智能小車并開源分享

  • 3 自己工作上項(xiàng)目的學(xué)習(xí)：機(jī)器視覺,圖像處理,TKM32F499芯片入門等


  • 4 PID溫控套件測試(后面會分享PID算法的實(shí)戰(zhàn)使用)

所以最近會比較忙一些，也就不會更新太頻啦，但是我還是會用心分享我的所見所聞及所經(jīng)歷的東西，希望各位諒解！

在日常工作中，我們經(jīng)常會跟各種協(xié)議打交道，最常見的就是串口協(xié)議了，接下來我們將通過幾個案例來實(shí)現(xiàn)串口解析命令，以下案例基于STM32L431RCT6小熊派開發(fā)板。

案例一

實(shí)現(xiàn)需求：

協(xié)議制定：

指令(字符串) 含義
led_on 打開燈
led_off 關(guān)閉燈
motor_on 打開電機(jī)
motor_off 關(guān)閉電機(jī)

1、硬件配置


1、STM32CubeMX軟件配置

1.1、RCC配置

1.2、串口配置

1.3、LED和電機(jī)配置

1.4、工程生成設(shè)置

2、軟件核心功能實(shí)現(xiàn)


main.c

typedef void (*cmd_func)(void);
typedef struct __CMD_PARSE
{
    const char *cmd_type;
    cmd_func  fun_ptr;
} CMD_PARSE;

/*命令表定義===>表驅(qū)動法*/
CMD_PARSE CMD_TABLE[CMD_SIZE] =
{
    {"led_on",   led_on_process},
    {"led_off",  led_off_process},
    {"motor_on", motor_on_process},
    {"motor_off", motor_off_process},
};

/*命令匹配*/
int Command_Matching(char *cmd_type)
{
    uint8_t cmd_at = 0 ;
    uint8_t cmd_match_flag = 0 ;
    uint8_t type_num = sizeof(CMD_TABLE) / sizeof(CMD_PARSE);

    for(cmd_at = 0 ; cmd_at < type_num ; cmd_at++)
    {
        if(0 == strcmp(CMD_TABLE[cmd_at].cmd_type, cmd_type))
        {
            cmd_match_flag = 1 ;
            break ;
        }
    }

    if(1 == cmd_match_flag)
    {
        cmd_match_flag = 0 ;
        CMD_TABLE[cmd_at].fun_ptr();
    }
    else
        return -1 ;
    return 0 ;
}

int main(void)
{
    /* USER CODE BEGIN 1 */
    uint8_t cmd_at = 0 ;
    int find_cmd_Index = 0;
    /* USER CODE END 1 */

    /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

    /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    HAL_Init();

    /* USER CODE BEGIN Init */

    /* USER CODE END Init */

    /* Configure the system clock */
    SystemClock_Config();

    /* USER CODE BEGIN SysInit */

    /* USER CODE END SysInit */

    /* Initialize all configured peripherals */
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    /* USER CODE BEGIN 2 */
    printf("命令解析器\n");
    /*使能串口接收*/
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&cmd_parse_typedef.Res, 1);
    /* USER CODE END 2 */

    /* Infinite loop */
    /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while (1)
    {
        /* USER CODE END WHILE */

        /* USER CODE BEGIN 3 */
        /*如果串口數(shù)據(jù)接收完成了，則進(jìn)行處理*/
        if(1 == cmd_parse_typedef.BufferReady)
        {
            for(cmd_at = 0 ; cmd_at < NR(CMD_TABLE) ; cmd_at++)
            {
                if(strcmp((char *)cmd_parse_typedef.cmd_buffer, CMD_TABLE[cmd_at].cmd_type) == 0)
                {
                    find_cmd_Index = cmd_at ;
                    break ;
                }
                else
                    find_cmd_Index = -1 ;
            }

            if(-1 == find_cmd_Index)
                printf("當(dāng)前指令列表無該指令\n");
            else
                printf("接收到指令%d:%s\n", find_cmd_Index, cmd_parse_typedef.cmd_buffer);

            Command_Matching((char *)cmd_parse_typedef.cmd_buffer);
            memset(&cmd_parse_typedef, 0, sizeof(cmd_parse_typedef));
        }
    }
    /* USER CODE END 3 */
}

stm32l4xx_it.h

#include <stdint.h>
#define CMD_STR_SIZE 30
/*串口接收結(jié)構(gòu)體*/
typedef struct __CMD
{
        /*接收計(jì)數(shù)*/
	int rx_count ;
        /*接收單個字符*/
	uint8_t Res ;
        /*是否已經(jīng)接收完成?*/
	uint8_t BufferReady  : 1 ;
        /*數(shù)據(jù)緩存區(qū)*/
	uint8_t cmd_buffer[CMD_STR_SIZE] ;
        /*數(shù)據(jù)備份緩存區(qū)*/
	uint8_t cmd_buffer_temp[CMD_STR_SIZE] ;
}CMDSTR_PARSE ;	
extern CMDSTR_PARSE  cmd_parse_typedef ;

stm32l4xx_it.c

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
{
    if(UartHandle->Instance == USART1)
    {
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&cmd_parse_typedef.Res, 1);

        if('\n' != cmd_parse_typedef.Res)
        {
            if(cmd_parse_typedef.rx_count < CMD_STR_SIZE - 1)
                cmd_parse_typedef.cmd_buffer_temp[cmd_parse_typedef.rx_count++] = cmd_parse_typedef.Res ;
            else
                cmd_parse_typedef.rx_count = 0 ;
        }
        else
        {
            //如果接收的是\n，則上一個接收的數(shù)據(jù)為'\r'結(jié)束
            if('\r' == cmd_parse_typedef.cmd_buffer_temp[cmd_parse_typedef.rx_count - 1])
            {
                //添加結(jié)束符
                cmd_parse_typedef.cmd_buffer_temp[cmd_parse_typedef.rx_count - 1] = 0x00 ;
                memcpy(cmd_parse_typedef.cmd_buffer, cmd_parse_typedef.cmd_buffer_temp, CMD_STR_SIZE);
                cmd_parse_typedef.BufferReady = 1;
            }
        }
    }
}

void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    /*如果發(fā)生了串口溢出，則清溢出標(biāo)志后再次開啟終端接收*/
    if(__HAL_UART_GET_FLAG(huart, UART_FLAG_ORE) != RESET)
    {
        memset(&cmd_parse_typedef, 0, sizeof(cmd_parse_typedef));
        __HAL_UART_CLEAR_OREFLAG(huart);
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&cmd_parse_typedef.Res, 1);
    }
}

在案例一中，軟件邏輯實(shí)現(xiàn)較為簡單，即通過串口中斷接收協(xié)議數(shù)據(jù)，然后通過遍歷調(diào)用對應(yīng)的函數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的邏輯，但是如果想把項(xiàng)目做得更具可復(fù)用性的話，我們還需要改改代碼，讓它更低耦合。

執(zhí)行效果：

案例二

基于案例一，我們對代碼做一些升華，修改main.c部分如下：

main.c

typedef void (*cmd_func)(void);
typedef struct __CMD_PARSE
{
    const char *cmd_type;
    const char *cmd_help;
    cmd_func  fun_ptr;
} CMD_PARSE;
CMD_PARSE CMD_TABLE[CMD_SIZE];
#define NR(array) sizeof(array) / sizeof(array[0])

//初始化命令，這里注冊了一個默認(rèn)的list_cmd命令，用于查詢當(dāng)前結(jié)構(gòu)體中所有注冊的指令
void Cmd_init(void)
{
    Register_Cmd("list_cmd", "list all cmd info", list_cmd_callback);
}
//注冊命令
/*
  cmd:指令
  cmd_help:指令功能描述
  ptr:該指令對應(yīng)的執(zhí)行函數(shù)
*/
int Register_Cmd(char *cmd, char *cmd_help, cmd_func ptr)
{
    static uint8_t cmd_index = 0 ;

    if(cmd_index > CMD_SIZE - 1)
    {
        printf("注冊命令失敗,表越界\n");
        return -1 ;
    }

    CMD_TABLE[cmd_index].cmd_type = cmd ;
    CMD_TABLE[cmd_index].cmd_help = cmd_help ;
    CMD_TABLE[cmd_index].fun_ptr = ptr ;
    cmd_index++ ;
    return cmd_index ;
}

/*命令匹配*/
int Command_Matching(char *cmd_type)
{
    uint8_t cmd_at = 0 ;
    uint8_t cmd_match_flag = 0 ;
    uint8_t type_num = NR(CMD_TABLE);

    for(cmd_at = 0 ; cmd_at < type_num ; cmd_at++)
    {
        if(0 == strcmp(CMD_TABLE[cmd_at].cmd_type, cmd_type))
        {
            cmd_match_flag = 1 ;
            break ;
        }
    }

    if(1 == cmd_match_flag)
    {
        cmd_match_flag = 0 ;
        CMD_TABLE[cmd_at].fun_ptr();
    }
    else
        return -1 ;

    return 0 ;
}

int main(void)
{
    /* USER CODE BEGIN 1 */
    uint8_t cmd_at = 0 ;
    int find_cmd_Index = 0;
    /* USER CODE END 1 */

    /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

    /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    HAL_Init();

    /* USER CODE BEGIN Init */

    /* USER CODE END Init */

    /* Configure the system clock */
    SystemClock_Config();

    /* USER CODE BEGIN SysInit */

    /* USER CODE END SysInit */

    /* Initialize all configured peripherals */
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    /* USER CODE BEGIN 2 */
    //開啟串口接收中斷
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&cmd_parse_typedef.Res, 1);
    //初始化list_cmd
    Cmd_init();
    //注冊指令
    Register_Cmd("led_on",   "Open  BearPi IA1 LED", led_on_process);
    Register_Cmd("led_off",  "Close BearPi IA1 LED", led_off_process);
    Register_Cmd("motor_on", "Open  BearPi IA1 MOTOR", motor_on_process);
    Register_Cmd("motor_off", "Close BearPi IA1 MOTOR", motor_off_process);
    //開機(jī)上電即執(zhí)行l(wèi)ist_cmd，打印當(dāng)前已經(jīng)注冊的所有指令
    list_cmd_callback();
    /* USER CODE END 2 */

    /* Infinite loop */
    /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while (1)
    {
        /* USER CODE END WHILE */

        /* USER CODE BEGIN 3 */
        if(1 == cmd_parse_typedef.BufferReady)
        {
            for(cmd_at = 0 ; cmd_at < NR(CMD_TABLE) ; cmd_at++)
            {
                if(strcmp((char *)cmd_parse_typedef.cmd_buffer, CMD_TABLE[cmd_at].cmd_type) == 0)
                {
                    find_cmd_Index = cmd_at ;
                    break ;
                }
                else
                    find_cmd_Index = -1 ;
            }

            if(-1 == find_cmd_Index)
                printf("當(dāng)前指令列表無該指令\n");
            else
                printf("當(dāng)前輸入:%s指令\n", cmd_parse_typedef.cmd_buffer);
            
            Command_Matching((char *)cmd_parse_typedef.cmd_buffer);
            memset(&cmd_parse_typedef, 0, sizeof(cmd_parse_typedef));
        }
    }
    /* USER CODE END 3 */
}

針對案例一的修改以后，不用再直接修改命令表CMD_TABLE里的數(shù)據(jù)，而是通過一個函數(shù)，調(diào)用一次則自動往后增加一個指令，這樣用起來顯然會比較舒服一些，我自己項(xiàng)目也經(jīng)常會這么用，在不考慮代碼執(zhí)行性能的條件下相當(dāng)靈活。

運(yùn)行結(jié)果：

案例三

一個超牛逼的命令解析器：cmd-parser由物聯(lián)網(wǎng)大佬杰杰所造，他也是我們開源以及嵌入式社區(qū)的朋友，不得不說這個解析器做得真香！

以下是他的Github，有興趣的朋友也可以關(guān)注一下，杰杰在開源軟件方面在同齡人里做得東西都相當(dāng)出色，大家要多多向他學(xué)習(xí)！

Github倉庫地址

https://github.com/jiejieTop/cmd-parser

解析器功能

簡單來說，我希望我的開發(fā)板，可以通過命令執(zhí)行一些處理，比如說我用串口發(fā)一個命令A(yù)，開發(fā)板就執(zhí)行A的一些處理，或者，在調(diào)試某些AT模組的時候，當(dāng)我收到模組返回的一些指令后，自動執(zhí)行一些處理。當(dāng)然，還有其他的地方可以用得上的，兄弟們自行挖掘?。?/p>

解析器特色

  • 用戶無需關(guān)心命令的存儲區(qū)域與大小，由編譯器靜態(tài)分配。
  • 加入哈希算法超快速匹配命令，時間復(fù)雜度從O(n*m)變?yōu)镺(n)。
  • 命令支持忽略大小寫。
  • 非常易用與非常簡潔的代碼（不足150行）。

使用方法

1、注冊命令 在工程中的任意位置均可調(diào)用（在函數(shù)外）

REGISTER_CMD(test1, test1_cmd);

2、cmd初始化

cmd_init();

3、解析命令

cmd_parsing("test1");

目前本代碼只支持MDK與IAR的編譯器，對于GCC還沒有移植，不過我想要移植也不困難！歡迎大家一起提交pr！

1、在小熊派上使用cmd-parser

1.1 添加頭文件及路徑到Keil MDK

1.2、編寫源代碼

這里還是一樣，借用案例一的工程，對main.c做下改造。

main.c

#include "cmd.h"

void led_on_process(void);
void led_off_process(void);
void motor_on_process(void);
void motor_off_process(void);

/*注冊命令*/
REGISTER_CMD(led_on, led_on_process);
REGISTER_CMD(led_off, led_off_process);
REGISTER_CMD(motor_on, motor_on_process);
REGISTER_CMD(motor_off, motor_off_process);


int main(void)
{
    /* USER CODE BEGIN 1 */
    /* USER CODE END 1 */

    /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

    /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    HAL_Init();

    /* USER CODE BEGIN Init */

    /* USER CODE END Init */

    /* Configure the system clock */
    SystemClock_Config();

    /* USER CODE BEGIN SysInit */

    /* USER CODE END SysInit */

    /* Initialize all configured peripherals */
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    /* USER CODE BEGIN 2 */
    /*命令初始化*/
    cmd_init();
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&cmd_parse_typedef.Res, 1);
    /* USER CODE END 2 */

    /* Infinite loop */
    /* USER CODE BEGIN WHILE */
    while (1)
    {
        /* USER CODE END WHILE */

        /* USER CODE BEGIN 3 */
        if(1 == cmd_parse_typedef.BufferReady)
        {
            printf("接收到指令:%s\n", cmd_parse_typedef.cmd_buffer);
            cmd_parsing((char *)cmd_parse_typedef.cmd_buffer);
            memset(&cmd_parse_typedef, 0, sizeof(cmd_parse_typedef));
        }
    }

    /* USER CODE END 3 */
}

有木有很輕量？看起來簡直舒服爆啦！

執(zhí)行結(jié)果：

當(dāng)然，除了杰杰開源的cmd-parser，還有很多優(yōu)秀的指令解析器，比如RT-Thread的finsh，還有比如世偉兄之前發(fā)的一期項(xiàng)目源碼分析的letter-shell，原理都差不多：

第2期 | letter-shell，一個功能強(qiáng)大的嵌入式shell

這些都是非常優(yōu)秀的作品，大家都可以學(xué)習(xí)使用下，有那么好用的輪子為啥不用？所以咱們在工作中要避免重復(fù)造輪子，這樣才能提高工作效率，做出漂亮的產(chǎn)品！

項(xiàng)目下載

公眾號后臺回復(fù)：命令 即可獲取這幾個案例的下載鏈接。

往期精彩

華為LiteOS智慧路燈項(xiàng)目案例學(xué)習(xí)筆記(一)

最近收集的開源項(xiàng)目專欄(持續(xù)更新,收好車輪,方便造車)

推薦三個我工作中經(jīng)常使用的驅(qū)動大全wiki(建議收藏并轉(zhuǎn)發(fā)讓更多人知道！)

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北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上，軟通動力信息技術(shù)（集團(tuán)）股份有限公司（以下簡稱"軟通動力"）與長三角投資（上海）有限...

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