STM32 与 linux 双向串口通信实验

       本文记录STM32 与 linux 双向串口通信，包含stm32发送、Linux阻塞式接收；Linux发送，STM32阻塞式接收；本实验的目的在于调通数据链路，为之后使用奠定基础。
实验平台为：
       STM32方面用的是STM32H723ZGT6为核心的开发板;开发环境为 VSCode + AC5编译器，调试器用的是STLINK-V2；
       Linux方面：用的是luckfox的RV1106-G3为核心的开发板；开发环境为window环境下的Clion+交叉编译器，linux为Ubuntu22.04虚拟机，使用ADB将编译后的程序发送到linux开发板；

STM32 向 Linux 串口发送数据

       STM32方面代码使用CubuMx生成，串口基本参数为：
      1.波特率：115200；
      2.数据宽度为8bits；
      3.无停止位；
      4.无奇偶校验位；
      5.一个停止位；
      初始化方面代码比较简单，故不放了，放一张CubeMx的配置截图：

      发送代码在main的while循环中，代码逻辑为：每隔500ms发送一次数据，发送10次数据后发送"exit"，使Linux端退出阻塞式接收，代码如下：

  uint8_t TransTemp[] = {"receiveTemp"};
  while (1)
  {
    /* Transmit data code*/
    for(int i=0; i<10; i++)
    {
      HAL_GPIO_TogglePin(GPIOG, GPIO_PIN_7);    
      HAL_UART_Transmit(&huart2, TransTemp, sizeof(TransTemp), 0xffff);
      HAL_Delay(500);
    }
    HAL_UART_Transmit(&huart2, "exit", 4, 0xffff);
  }

      Linux方面：如果没有开启串口，需要在设备数中开启串口，开启过程可以见Luckfox的wiki:https://wiki.luckfox.com/zh/Luckfox-Pico/Luckfox-Pico-UART#5修改设备树
      Linux方面串口配置和接收逻辑直接由代码配置，代码逻辑为：首先以打开UART3，对其进行基本配置，配置完成后进入阻塞式接收程序，串口一直接收数据并打印，若一段时间未接收到数据则打印Timeout，开始下一轮接收；直到接收到"exit"数据，退出接收，关闭串口。程序如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
int main() {
    int serial_port_num=3;
    char serial_port[15];

    sprintf(serial_port,"/dev/ttyS%d",serial_port_num);
    int serial_fd;

    serial_fd = open(serial_port, O_RDWR | O_NOCTTY);
    if (serial_fd == -1) {
        perror("Failed to open serial port");
        return 1;
    }

    struct termios tty;
    memset(&tty, 0, sizeof(tty));

    if (tcgetattr(serial_fd, &tty) != 0) {
        perror("Error from tcgetattr");
        return 1;
    }

    cfsetospeed(&tty, B115200);
    cfsetispeed(&tty, B115200);

    tty.c_cflag &= ~PARENB; // NO parity bit
    tty.c_cflag &= ~CSTOPB; // 1 stop bit
    tty.c_cflag &= ~CSIZE;  // clear transimit bit
    tty.c_cflag |= CS8;     // set data bits to 8 bits
    tty.c_cflag |= CREAD | CLOCAL; // Turn on READ & ignore ctrl lines

    // Set input mode (non-canonical, no echo,...)
    tty.c_lflag &= ~ICANON;
    tty.c_lflag &= ~ECHO;

    // Set output mode (no post-processing)
    tty.c_oflag &= ~OPOST;      // no post-processiing means that out row data

    // Set timeout to 1 second
    tty.c_cc[VTIME] = 1;    // inter-character timer unused
    tty.c_cc[VMIN] = 1;     // wait for up to 1 second for 1 byte

    if (tcsetattr(serial_fd, TCSANOW, &tty) != 0) {
        perror("Error from tcsetattr");
        return 1;
    }
    /* Receive data in block mode! */
    char rx_buffer[16] = {};
    int bytes_read;
    // 主循环
    while (1) {
        memset(rx_buffer, 0, sizeof(rx_buffer)); // 清空缓冲区
        bytes_read = read(serial_fd, rx_buffer, sizeof(rx_buffer) - 1);
        if (bytes_read > 0) {
            rx_buffer[bytes_read] = '\0'; // 添加字符串结束符
            printf("\rrx_buffer: %s\n", rx_buffer);
        } else if (bytes_read == 0) {
            printf("No data received.\n");
        } else {
            if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) {
                printf("Timeout occurred.\n");
            } else {
                perror("Error reading from serial port");
            }
        }

        // 检查是否接收到 "exit" 以退出循环
        if (strncmp(rx_buffer, "exit", 4) == 0) {
            break;
        }
    }
    close(serial_fd);

    return 0;
}

      实验现象见图，在Linux端可以一直接收到数据，直到STM32端exit数据发送。

      可以看到最后一个数据为"exitreceiveTemp"这是为什么呢？
从STM32端的代码可以发现：

      这两个发送间距很快，因此接收端认为其是一次发送；

Linux 向 STM32 串口发送数据

      发送完成后，接收就大同小异，STM32方面代码较为简单，逻辑为：阻塞式接收，通过判断接收首位是否为0及字符'\0'，判断是否接收到数据，若接收到数据则printf出来，代码如下：

  uint8_t ReceiveTemp[11] = {};
  while (1)
  {
    /* Receive data code */
    memset(ReceiveTemp, 0, sizeof(ReceiveTemp));
    HAL_UART_Receive(&huart2, ReceiveTemp, 11, 0xffff);
    if(ReceiveTemp[0] != 0)
    {
      printf("Receive data:%s\n", ReceiveTemp);
    }
    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOG, GPIO_PIN_7);
  }

      Linux方面，只需将接收部分换成发送即可，代码逻辑为：定时发送。代码如下：

   /* Transmit data in 1s intervals */
   char tx_buffer[] = {"0123456789"};
   while(1)
   {
       ssize_t bytes_written = write(serial_fd, tx_buffer, sizeof(tx_buffer));
       if(bytes_written != sizeof(tx_buffer))
       {
           fprintf(stderr, "Filed to send all data. Sent %zd out of %zu bytes.\n",
                   bytes_written, sizeof(tx_buffer));
       }else{
           printf("Data send successfully.Data len is:%d\n", bytes_written);
       }
       sleep(1);
   }

实验现象为：
      Linux方面：每发送成功一次则打印一次；

STM32方面：每接收成功一次则将接收结果打印出来；

总结

      本文实现了STM32 与 Linux平台的串口双向阻塞式通讯，根据实验效果验证效果可行。