串口通信（Serial Communications）是指外设与计算机间，通过数据线按位进行传输数据的一种通讯方式。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。虽然串口通信传输速度不高，但程序简单，能实现远距离通信且成本较低，通信长度可达1200米。常用的仪器仪表大多都支持串口通信协议。
LabVIEW的自带函数库中有现成的串口通信模块，方便快速搭建堪比串口调试助手的软件。


今天分享一个STM32F103C8T6工控板与LabVIEW的串口通讯实例，主要工作如下：
1）基于Keil MDK写一个串口通信程序，主要配置STM32F103C8T6芯片的USART1相关参数并创建串口1中断服务函数（对应引脚为PA9和PA10，可在手册中看到，如下图所示）；



2）基于LabVIEW编写一个串口调试助手，用于与STM32F103C8T6工控板进行实时通信，具体使用的串口通信模块位于程序框图的函数选板–>Instrument I/O -->Serial里，如下图所示。



3）具体实现的功能为：从LabVIEW发送一个命令到STM32F103C8T6工控板中，然后STM32F103C8T6工控板不进行任何处理，将接收到的命令反馈给LabVIEW。

硬件部分
1）某宝网上购买的STM32F103C8T6工控板，价格50￥左右；
2）某宝网上购买的232转USB数据线（如下图所示），价格15￥左右。



STM32F103C8T6工控板部分原理图
1）下图是STM32F103C8T6工控板的芯片接线，PA9和PA10对应USART1_TX和USART1_RX，PA9和PA10经SP3232EEN-L/TR芯片至9pin的接口处，如下图所示。



思路
1）对于STM32F103C8T6，配置并使能USART1，使能USART1更新中断并创建相关中断服务函数；
2）对于STM32F103C8T6，在接收到从LabVIEW发来的串口数据后，运行中断服务函数，将接收到的数据传回LabVIEW；
3）对于LabVIEW，配置串口通信，相关参数（如波特率、校验位、停止位等必须与STM32F103C8T6的USART1配置的参数一样！！！
4）对于LabVIEW，利用事件结构的while循环，每当发送命令的控件发送一次串口数据时，并接收一次串口数据。

相关代码
1）针对STM32F103C8T6工控板
1.串口初始化配置函数（头文件）
该头文件只包含一个函数，即针对串口1的初始化配置函数，用于跟电脑进行串口通信：

1. /**
   
2. ********************************  STM32F10x  *********************************
   
3. * @文件名称： serial_communication.h
   
4. * @作者名称： 闲人Ne
   
5. * @库版本号： V3.5.0
   
6. * @工程版本： V1.0.0
   
7. * @开发日期： 2021年1月17日
   
8. * @摘要简述： serial_communication头文件
   
9. ******************************************************************************/
   
10. /*----------------------------------------------------------------------------
    
11. * @更新日志：
    
12. * @无
    
13. * ---------------------------------------------------------------------------*/
    
14. #ifndef __SERIAL_COMMUNICATION_H
    
15. #define __SERIAL_COMMUNICATION_H
    
16. /* 函数申明 ------------------------------------------------------------------*/
    
17. void My_USART1_Init(void);
    
18. #endif /* __SERIAL_COMMUNICATION_H */
    
19. /****** Copyright (C)2021 闲人Ne. All Rights Reserved ****** END OF FILE *******/

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2.串口初始化配置函数（源文件）
串口初始化配置常规操作，大家可作为范例参考：

1. /**
   
2. ********************************  STM32F10x  *********************************
   
3. * @文件名称： serial_commuication.c
   
4. * @作者名称： 闲人Ne
   
5. * @库版本号： V3.5.0
   
6. * @工程版本： V1.0.0
   
7. * @开发日期： 2021年1月17日
   
8. * @摘要简述： serial_communication源文件
   
9. ******************************************************************************/
   
10. /*-----------------------------------------------------------------------------
    
11. * @更新日志：
    
12. * @无
    
13. * ---------------------------------------------------------------------------*/
    
14. /* 包含的头文件 ---------------------------------------------------------------*/
    
15. #include "serial_communication.h"
    
16. #include "nvic_configuration.h"
    
17. #include "stm32f10x.h"
    
18. /************************************************
    
19. 函数名称：My_USART1_Init()
    
20. 函数功能：初始化USART1管脚配置,
    
21. 入口参数：无
    
22. 返回参数：无
    
23. 开发作者：闲人Ne
    
24. *************************************************/
    
25. void My_USART1_Init(void)
    
26. {
    
27. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    
28. USART_InitTypeDef  USART_InitStruct;
    
29. // 第一步，使能相关时钟
    
30. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);      // 使能GPIOA时钟
    
31. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);     // 使能USART1时钟
    
32. // 第二步，串口复位
    
33. USART_DeInit(USART1);                                      // 将外设 USARTx寄存器重设为缺省值,复位USART1
    
34. // 第三步，GPIO端口模式设置，PA9对应TX，PA10对应RX
    
35. GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;                 // 复用推挽输出
    
36. GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;                       // 选择GPIO引脚9,作为发送端
    
37. GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;               // 随意设置，不重要
    
38. GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);                                          
    
39. GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;           // 浮空输入
    
40. GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;                      // 选择GPIO引脚10,作为接收端
    
41. GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;               // 随意设置，不重要
    
42. GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);  
    
43. // 第四步，串口1参数初始化，在电脑上进行串口通信时，串口调试软件也需按下述参数设置
    
44. USART_InitStruct.USART_BaudRate=115200;                                    // 波特率为115200
    
45. USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; // 不使用硬件流控制
    
46. USART_InitStruct.USART_Mode=USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;                 // 收发都使能
    
47. USART_InitStruct.USART_Parity=USART_Parity_No;                             // 不用奇偶校验位                           
    
48. USART_InitStruct.USART_StopBits=USART_StopBits_1;                          // 设置1个停止位
    
49. USART_InitStruct.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;                     // 设字长为8，因为不用奇偶校验
    
50. USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);  
    
51. // 第五步，初始化NVIC,开启指定中断   
    
52. NVIC_Configuration();
    
53. USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);  // 使能USART1的USART_IT_RXNE中断，RXNE是状态寄存器USART_SR的第5位，意思是接收中断
    
54. // 第六步，使能串口  
    
55. USART_Cmd(USART1,ENABLE);                     // 使能USART1外设
    
56. }
    
57. /****** Copyright (C)2021 闲人Ne. All Rights Reserved ****** END OF FILE *******/

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3.串口1中断服务函数
通过上面可知，在串口1初始化配置时，使能了串口1的接收中断，因此需要编写对应的中断服务函数。

1. /**********************************************************************************
   
2. 函数名称：USART1_IRQHandler()
   
3. 函数功能：USART1中断，当STM32F103C8T6通过串口1接收到从电脑发来的串口数据时，将所收到的数据再发回去。
   
4. 入口参数：无
   
5. 返回参数：无
   
6. 开发作者：闲人Ne
   
7. ***********************************************************************************/
   
8. void USART1_IRQHandler(void)      // 函数名称是由startup_stm32f10x_hs.s文件里定义的                                             
   
9. {
   
10. u8 data;
    
11. if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE))   // 检查USART1的接受中断USART_IT_RXNE发生与否                             
    
12. {
    
13.   data=USART_ReceiveData(USART1);              // 返回USART1最近接收到的数据
    
14.   USART_SendData(USART1,data);                 // 通过外设USART1发送单个数据                                          
    
15. }
    
16. }

复制代码

4.中断优先级配置
既然有中断服务函数，那么必须先进行中断优先级配置：

1. /************************************************
   
2. 函数名称：NVIC_Configuration()
   
3. 函数功能：中断优先级配置
   
4. 入口参数：无
   
5. 返回参数：无
   
6. 开发作者：闲人Ne
   
7. *************************************************/
   
8. void NVIC_Configuration(void)
   
9. {
   
10. NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
    
11. // 串口1中断优先级配置
    
12. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;           // 选择位于stm32f10x.h文件中STM32F10X_HD中的USART1_IRQn
    
13. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;             // 使能上述中断通道
    
14. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;   // 因为没有别的中断,参数可设0~3之间
    
15. NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;          // 因为没有别的中断,参数可设0~3之间
    
16. NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);            
    
17. }

复制代码

5.主函数

1. /**
   
2. ********************************  STM32F10x  *********************************
   
3. * @文件名称： main.c
   
4. * @作者名称： 闲人Ne
   
5. * @库版本号： V3.5.0
   
6. * @工程版本： V1.0.0
   
7. * @开发日期： 2021年1月17日
   
8. * @摘要简述： 主函数
   
9. ******************************************************************************/
   
10. /*-----------------------------------------------------------------------------
    
11. * @更新日志：
    
12. * @无
    
13. * ---------------------------------------------------------------------------*/
    
14. /* 包含的头文件 --------------------------------------------------------------*/
    
15. #include "led.h"
    
16. #include "sys.h"
    
17. #include "delay.h"
    
18. #include "serial_communication.h"
    
19. #include "nvic_configuration.h"
    
20. /*********************************************************************************
    
21. 函数名称：int main()
    
22. 函数功能：主函数，LED灯每隔500ms改变一次状态，表示系统正常运行，串口数据收发由中断控制
    
23. 入口参数：无
    
24. 返回参数：int
    
25. 开发作者：闲人Ne
    
26. **********************************************************************************/
    
27. int main(void)
    
28. {
    
29. delay_init();
    
30. LED_Init();
    
31. NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);      // 中断优先级配置                        
    
32. My_USART1_Init();
    
33. D1=1;         // LED1灭
    
34. D2=0;         // LED2亮
    
35. while(1)
    
36. {
    
37.     D1=!D1;
    
38.     D2=!D2;   
    
39.     delay_ms(500);
    
40. }
    
41. }
    
42. /****** Copyright (C)2021 闲人Ne. All Rights Reserved ****** END OF FILE *******/

复制代码

2）针对LabVIEW上位机
LabVIEW工程可参考范例：Continuous Serial Write and Read.vi，该范例是最简的连续串口通信范例，在程序框图钟进行简单的修改：即在最后的While循环里添加等待1000ms模块（如下图所示）



回到该范例的前面板，硬件连接好后，首先先选择com端口（如下图所示：COM21），然后按照之前在STM32F103C8T6工控板上的串口配置参数进行配置，如波特率设为115200等，其他参数默认即可。



实验效果
运行前，将LabVIEW前面板上的Write和Read控件设为真（即激活发送和接收功能），先烧入STM32F103C8T6工控板的程序并运行，然后运行LabVIEW程序，运行结果如下图所示：



当Response显示字符串的控件每隔1000毫秒接收到一次串口数据时，则证明串口通信成功。

经验分享
1.在进行嵌入式开发时，利用仿真器Debug程序是首选方案，当然利用串口调试助手查程序的问题也是工程师比较喜欢的手段；
2.可以利用LabVIEW，串口通信为一些嵌入式开发板开发定制化的上位机软件：如开发板的功能是采集一些实验数据，利用LabVIEW为期开发一个上位机软件，通过串口通信获取开发板采集的数据，然后记录，生成报告等。这对于实验室一些非标测试的项目，开发的成本是很亲民的~
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