使用UART7发送AT指令

青行上陌

本教程将会使用UART7口和蓝牙模块制作用单片机发送AT指令并在串口助手上显示接收状况。

1.AT指令及串口介绍

赤菟单片机使用的蓝牙模块是CH9141，通过查询我们得知蓝牙模块和串口7的引脚相连，所以我们选择UART7串口来进行实验。如果选择其他串口是很麻烦的，因为需要通过飞线或者其他方式把从UART7口发送的数据转接出去，并且这样做的意义不是很大。

我们在数据手册里找到UART7的引脚口。PC2是UART7的TX引脚，PC3是UART7的RX引脚。在代码里初始化这两个引脚，并将它们使能后用DMA接收信息。

这儿有个流程图表示了信息的传输过程。

void USARTx_CFG(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	//开启时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART7, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

	/* USART7 TX-->C2  RX-->C3 */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;           //RX，输入上拉
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;                    // 波特率
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;     // 数据位 8
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;          // 停止位 1
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;             // 无校验
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 无硬件流控
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //使能 RX 和 TX

	USART_Init(UART7, &USART_InitStructure);
	DMA_Cmd(DMA2_Channel9, ENABLE);                                  //开启接收 DMA
	USART_Cmd(UART7, ENABLE);                                        //开启UART
}

然后在初始化DMA，用DMA来存储数据。DMA2中的channel8和9是UART7口的传输通道。

void DMA_INIT(void)
{
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA2, ENABLE);

	// TX DMA 初始化
	DMA_DeInit(DMA2_Channel8);
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)(&UART7->DATAR);        // DMA 外设基址，需指向对应的外设
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)TxBuffer;                   // DMA 内存基址，指向发送缓冲区的首地址
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;                      // 方向 : 外设 作为 终点，即 内存 ->  外设
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 0;                                   // 缓冲区大小,即要DMA发送的数据长度,目前没有数据可发
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;        // 外设地址自增，禁用
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;                 // 内存地址自增，启用
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外设数据位宽，8位(Byte)
 	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;         // 内存数据位宽，8位(Byte)
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                           // 普通模式，发完结束，不循环发送
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;                 // 优先级最高
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                            // M2P,禁用M2M
	DMA_Init(DMA2_Channel8, &DMA_InitStructure);

	// RX DMA 初始化，环形缓冲区自动接收
	DMA_DeInit(DMA2_Channel9);
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)(&UART7->DATAR);
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)RxBuffer;                   // 接收缓冲区
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;                      // 方向 : 外设 作为 源，即 内存 <- 外设
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = RXBUF_SIZE;                          // 缓冲区长度为 RXBUF_SIZE
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;                         // 循环模式，构成环形缓冲区
	DMA_Init(DMA2_Channel9, &DMA_InitStructure);

}

然后配置蓝牙模块的AT引脚和sleep引脚，可以使蓝牙模块在没接收到指令时以低功耗运行，而在接收到指令后通过AT引脚接收到指令并作出反应。

void GPIO_CFG(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	// CH9141 配置引脚初始化
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
	/* BLE_sleep --> C13  BLE_AT-->A7 */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

然后我们设置标志来判断是否接收到了AT指令。如果没收到，则重置DMA并返回信息。

FlagStatus uartWriteBLE(char * data , uint16_t num)
{
    //如上次发送未完成，返回
	if(DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Channel8) != 0){
		return RESET;
	}

    DMA_ClearFlag(DMA2_FLAG_TC8);
	DMA_Cmd(DMA2_Channel8, DISABLE );           // 关 DMA 后操作
	DMA2_Channel8->MADDR = (uint32_t)data;      // 发送缓冲区为 data
	DMA_SetCurrDataCounter(DMA2_Channel8,num);  // 设置缓冲区长度
	DMA_Cmd(DMA2_Channel8, ENABLE);             // 开 DMA
	return SET;
FlagStatus uartWriteBLEstr(char * str)
{
    uint16_t num = 0;
    while(str[num])num++;           // 计算字符串长度
    return uartWriteBLE(str,num);
}

}

之后就接收指令并且返回可读的数据。

uint16_t rxBufferReadPos = 0;       //接收缓冲区读指针
uint32_t uartReadBLE(char * buffer , uint16_t num)
{
    uint16_t rxBufferEnd = RXBUF_SIZE - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Channel9); //计算 DMA 数据尾的位置
    uint16_t i = 0;

    if (rxBufferReadPos == rxBufferEnd){
        // 无数据，返回
        return 0;
    }

    while (rxBufferReadPos!=rxBufferEnd && i < num){
        buffer[i] = RxBuffer[rxBufferReadPos];
        i++;
        rxBufferReadPos++;
        if(rxBufferReadPos >= RXBUF_SIZE){
            // 超出缓冲区，回零
            rxBufferReadPos = 0;
        }
    }
    return i;
}
uint16_t uartAvailableBLE()
{
    uint16_t rxBufferEnd = RXBUF_SIZE - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Channel9);//计算 DMA 数据尾的位置
    // 计算可读字节
    if (rxBufferReadPos <= rxBufferEnd){
        return rxBufferEnd - rxBufferReadPos;
    }else{
        return rxBufferEnd +RXBUF_SIZE -rxBufferReadPos;
    }
}

之后编写main函数，在里面初始化UART并且让蓝牙进入AT模式，然后在main函数里写好AT指令。之后就可以在串口助手里看到接收到的结果了。下图是一些AT指令格式以及部分指令集。

完整代码

/*******************************************************************************
* CH9141 BLE 串口透传例程
* 赤菟开发板上 UART7 CH9141 串口透传模块
* 本例程演示使用 DMA 通过 UART7 与 CH9141 通信
*
* 也可以用手机或电脑连接 CH9141 进行通信。
*
* 用手机端连接时，需要通过蓝牙调试软件与CH9141通信
* 注意 CH9141 透传服务的 UUID 为 0000fff0,其中 CH9141的 TX 为 0000fff1,RX 为 0000fff2
* 配置不正确可以连接但不能通信
*
* 例程中 uartWriteBLE(), uartWriteBLEstr() 是非阻塞的。
* 调用这些函数发送时，若上一次发送尚未完成，将不等待而直接返回
*
* 安卓平台调试 APP
* BLEAssist　沁恒官方的 BLE 调试 APP，配置比较详细，适合复杂调试 http://www.wch.cn/downloads/BLEAssist_ZIP.html
* 蓝牙调试器	XLazyDog 开发，适合简单调试、遥控调试 https://blog.csdn.net/XLazyDog/article/details/99584735
*******************************************************************************/

#include "debug.h"

/* Global define */
#define RXBUF_SIZE 1024     // DMA buffer size
#define size(a)   (sizeof(a) / sizeof(*(a)))

/* Global Variable */
u8 TxBuffer[] = " ";
u8 RxBuffer[RXBUF_SIZE]={0};


/*******************************************************************************
* Function Name  : USARTx_CFG
* Description    : Initializes the USART peripheral.
* 描述	：	串口初始化
* Input          : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
void USARTx_CFG(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	//开启时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART7, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

	/* USART7 TX-->C2  RX-->C3 */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;           //RX，输入上拉
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;                    // 波特率
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;     // 数据位 8
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;          // 停止位 1
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;             // 无校验
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 无硬件流控
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //使能 RX 和 TX

	USART_Init(UART7, &USART_InitStructure);
	DMA_Cmd(DMA2_Channel9, ENABLE);                                  //开启接收 DMA
	USART_Cmd(UART7, ENABLE);                                        //开启UART
}

/*******************************************************************************
* Function Name  : DMA_INIT
* Description    : Configures the DMA.
* 描述	：	DMA 初始化
* Input          : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
void DMA_INIT(void)
{
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA2, ENABLE);

	// TX DMA 初始化
	DMA_DeInit(DMA2_Channel8);
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)(&UART7->DATAR);        // DMA 外设基址，需指向对应的外设
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)TxBuffer;                   // DMA 内存基址，指向发送缓冲区的首地址
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST;                      // 方向 : 外设 作为 终点，即 内存 ->  外设
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 0;                                   // 缓冲区大小,即要DMA发送的数据长度,目前没有数据可发
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;        // 外设地址自增，禁用
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;                 // 内存地址自增，启用
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外设数据位宽，8位(Byte)
 	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;         // 内存数据位宽，8位(Byte)
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;                           // 普通模式，发完结束，不循环发送
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;                 // 优先级最高
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                            // M2P,禁用M2M
	DMA_Init(DMA2_Channel8, &DMA_InitStructure);

	// RX DMA 初始化，环形缓冲区自动接收
	DMA_DeInit(DMA2_Channel9);
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)(&UART7->DATAR);
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)RxBuffer;                   // 接收缓冲区
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;                      // 方向 : 外设 作为 源，即 内存 <- 外设
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = RXBUF_SIZE;                          // 缓冲区长度为 RXBUF_SIZE
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;                         // 循环模式，构成环形缓冲区
	DMA_Init(DMA2_Channel9, &DMA_InitStructure);

}


/*******************************************************************************
* Function Name  : GPIO_CFG
* Description    : Initializes GPIOs.
* 描述	：	GPIO　初始化
* Input          : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
void GPIO_CFG(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	// CH9141 配置引脚初始化
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
	/* BLE_sleep --> C13  BLE_AT-->A7 */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}
/*******************************************************************************
* Function Name  :  uartWriteBLE
* Description    :  send data to BLE via UART7			向蓝牙模组发送数据
* Input          :  char * data          data to send	要发送的数据的首地址
*                   uint16_t num         number of data	数据长度
* Return         :  RESET                UART7 busy,failed to send	发送失败
*                   SET                  send success				发送成功
*******************************************************************************/
FlagStatus uartWriteBLE(char * data , uint16_t num)
{
    //如上次发送未完成，返回
	if(DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Channel8) != 0){
		return RESET;
	}

    DMA_ClearFlag(DMA2_FLAG_TC8);
	DMA_Cmd(DMA2_Channel8, DISABLE );           // 关 DMA 后操作
	DMA2_Channel8->MADDR = (uint32_t)data;      // 发送缓冲区为 data
	DMA_SetCurrDataCounter(DMA2_Channel8,num);  // 设置缓冲区长度
	DMA_Cmd(DMA2_Channel8, ENABLE);             // 开 DMA
	return SET;
}

/*******************************************************************************
* Function Name  :  uartWriteBLEstr
* Description    :  send string to BLE via UART7	向蓝牙模组发送字符串
* Input          :  char * str          string to send
* Return         :  RESET                UART7 busy,failed to send	发送失败
*                   SET                  send success				发送成功
*******************************************************************************/
FlagStatus uartWriteBLEstr(char * str)
{
    uint16_t num = 0;
    while(str[num])num++;           // 计算字符串长度
    return uartWriteBLE(str,num);
}


/*******************************************************************************
* Function Name  :  uartReadBLE
* Description    :  read some bytes from receive buffer 从接收缓冲区读出一组数据
* Input          :  char * buffer        buffer to storage the data	用来存放读出数据的地址
*                   uint16_t num         number of data to read		要读的字节数
* Return         :  int                  number of bytes read		返回实际读出的字节数
*******************************************************************************/
uint16_t rxBufferReadPos = 0;       //接收缓冲区读指针
uint32_t uartReadBLE(char * buffer , uint16_t num)
{
    uint16_t rxBufferEnd = RXBUF_SIZE - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Channel9); //计算 DMA 数据尾的位置
    uint16_t i = 0;

    if (rxBufferReadPos == rxBufferEnd){
        // 无数据，返回
        return 0;
    }

    while (rxBufferReadPos!=rxBufferEnd && i < num){
        buffer[i] = RxBuffer[rxBufferReadPos];
        i++;
        rxBufferReadPos++;
        if(rxBufferReadPos >= RXBUF_SIZE){
            // 超出缓冲区，回零
            rxBufferReadPos = 0;
        }
    }
    return i;
}

/*******************************************************************************
* Function Name  :  uartReadByteBLE
* Description    :  read one byte from UART buffer	从接收缓冲区读出 1 字节数据
* Input          :  None
* Return         :  char    read data				返回读出的数据(无数据也返回0)
*******************************************************************************/
char uartReadByteBLE()
{
    char ret;
    uint16_t rxBufferEnd = RXBUF_SIZE - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Channel9);//计算 DMA 数据尾的位置
    if (rxBufferReadPos == rxBufferEnd){
        // 无数据，返回
        return 0;
    }
    ret = RxBuffer[rxBufferReadPos];
    rxBufferReadPos++;
    if(rxBufferReadPos >= RXBUF_SIZE){
        // 超出缓冲区，回零
        rxBufferReadPos = 0;
    }
    return ret;
}
/*******************************************************************************
* Function Name  :  uartAvailableBLE
* Description    :  get number of bytes Available to read from the UART buffer	获取缓冲区中可读数据的数量
* Input          :  None
* Return         :  uint16_t    number of bytes Available to readd				返回可读数据数量
*******************************************************************************/
uint16_t uartAvailableBLE()
{
    uint16_t rxBufferEnd = RXBUF_SIZE - DMA_GetCurrDataCounter(DMA2_Channel9);//计算 DMA 数据尾的位置
    // 计算可读字节
    if (rxBufferReadPos <= rxBufferEnd){
        return rxBufferEnd - rxBufferReadPos;
    }else{
        return rxBufferEnd +RXBUF_SIZE -rxBufferReadPos;
    }
}

/*******************************************************************************
* Function Name  : main
* Description    : Main program.
* Input          : None
* Return         : None
*******************************************************************************/
int main(void)
{
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	Delay_Init();
	USART_Printf_Init(115200);
	printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);

	DMA_INIT();
	USARTx_CFG();                                                 /* USART INIT */
	USART_DMACmd(UART7,USART_DMAReq_Tx|USART_DMAReq_Rx,ENABLE);

	GPIO_CFG();
	GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7,RESET); //进入 AT
	GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13,SET); //enable CH9141
	Delay_Ms(1000);
	while(1){

		//串口空闲 0.5s 后发送  "AT...\r\n" 可以直接进入 AT 模式
        //uartWriteBLEstr("AT...\r\n");

	    // AT 指令间需有一定间隔
        Delay_Ms(100);
        while(uartWriteBLEstr("AT+TPL?\r\n")==RESET);
        Delay_Ms(100);
        while(uartWriteBLEstr("AT+BLESTA?\r\n")==RESET);
        Delay_Ms(100);
        while(uartWriteBLEstr("AT+BLEMODE?\r\n")==RESET);
        Delay_Ms(100);
        while(uartWriteBLEstr("AT+CONNINTER?\r\n")==RESET);

		int num = uartAvailableBLE();
		if (num > 0 ){
            char buffer[1024]={"\0"};
            printf("AT+TPL?\r\n");
            printf("AT+BLESTA?\r\n");
            printf("AT+BLEMODE?\r\n");
            uartReadBLE(buffer , num);
            printf("Revceived:%s\r\n",buffer);
		}
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_7,SET); // 退出AT。可用手机或电脑连接CH9141,测试数据收发
	}

}

实验结果

将电脑的USB接口和单片机的WCHLink接口通过USB线连接在一起，如下图所示。

这是在串口看到的数据。