1. 设计要求

设计使用STM32的USART串口与PC机进行数据收发的模块，在PC机上运行串口调试助手时，该模块可与PC机进行数据双向传输。具体功能包括：

接收PC机发送的以@开头、\r\n结尾的数据包；

在OLED屏分区显示收发数据内容；

自动发送响应信息"received\r\n"给PC机；

实时更新显示内容；

2. 硬件设计

本设计使用STM32F103系列的STM32F103C8T6芯片作为主控制器，系统的硬件电路如图1所示。

图1 系统的电路原理图

2.1 系统元器件参数

核心控制器：

STM32F103C8T6，基于ARM Cortex-M3内核，主频72MHz，64KB Flash，20KB RAM

串口通信模块：

USART1：波特率115200，8位数据位，1位停止位，无校验位；

CH340G USB转串口芯片，提供稳定的USB转TTL通信；

显示模块：

0.96寸OLED显示屏，SSD1306驱动芯片，128×64分辨率，I2C接口；

时钟电路：

8MHz外部晶振，提供系统主时钟；

32.768kHz外部晶振，提供RTC时钟源；

2.2 系统工作原理

系统通过USART1与PC机建立串口通信连接，当PC机发送符合格式要求的数据包时，STM32通过中断方式接收数据，解析数据包内容，并在OLED屏幕上实时显示。同时，系统自动向PC机发送确认响应，实现双向通信功能。

3. 软件设计

3.1 主程序设计

主程序工作过程描述：

1. 初始化OLED显示屏；

2. 初始化串口通信模块；

3. 在OLED上显示固定的标题文字；

4. 进入主循环，持续检测数据接收标志；

5. 当接收到有效数据时，更新OLED显示并发送响应；

图2 主程序流程图

3.2 OLED显示子程序设计

OLED_ShowString()工作过程：

1. 接收行号、列号和字符串指针参数；

2. 遍历字符串中的每个字符；

3. 调用OLED_ShowChar()逐个显示字符；

4. 遇到字符串结束符'\0'时停止；

图3 OLED显示子程序流程图

3.3 串口发送子程序设计

串口发送函数组实现：

- serial_sendbyte(): 发送单个字节，等待发送完成；

- serial_sendstring(): 发送字符串，遍历直到遇到'\0'

- serial_sendarray(): 发送字节数组，指定长度；

- serial_sendnumber(): 发送数字，转换为字符串形式；

- serial_printf(): 格式化输出，支持可变参数；

图4 串口发送子程序流程图

3.4 串口中断处理子程序设计

USART1_IRQHandler()工作过程：

采用状态机方式解析数据包，状态转移如下：

状态0: 等待起始符'@'

状态1: 接收数据内容，遇到'\r'进入状态2

状态2: 等待结束符'\n'，完成数据包接收

图5 串口中断处理子程序流程图

1. 测试结果

OLED屏幕正确分区显示"txpacket"和"rxpacket"标识

接收数据实时显示在指定区域

PC端正确收到"received\r\n"响应信息

什么都没发送，初始状态：

第一次发送“STM32”

第二次发送“F103”

第三次发送“STM32F103”

系统稳定运行，无数据丢失现象

5.main 函数主要代码（更多详细看网盘分享）

int main(void)
{
	OLED_Init();
	serial_void();
	
	OLED_ShowString(1,2,"txpacket");
	OLED_ShowString(2,2,"rxpacket");
	while(1)
	{
		if(serial_rxflag==1)
		{
			OLED_ShowString(4,2,"            ");
			OLED_ShowString(4,2,serial_rxpacket);
			serial_rxflag=0;
			serial_sendstring("recevied\r\n");
		}
	}
}

6.总结

本实验成功实现了STM32与PC机的双向串口通信系统，具备以下特点：

可靠的数据包解析机制，使用状态机确保数据完整性；

实时的OLED显示更新，提供直观的数据监控界面；

灵活的串口发送功能，支持多种数据格式输出；

稳定的中断处理，保证系统响应及时性；

系统具有良好的实用性和扩展性，可为后续嵌入式通信应用开发提供基础框架。

通过网盘分享的文件：PC 机串口通信模块的设计
链接: https://pan.baidu.com/s/19hxp5fX8u5rh9y1wgS-p2g?pwd=iaw2 提取码: iaw2