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众所周知，MATLAB是以数值计算见长的科学与工程计算语言。具备简洁的语法，强大的数学函数库，丰富的数据可视化能力，并通过数以百计的工具箱向各个专业领域不断延伸。基于MATLAB的工具箱可以搭建嵌入式系统开发环境。网上已有较多的文章专门讨论这一问题。本文仅限于讨论如何在MATLAB中通过串口从STM32收发数据，特别是如何向STM32发送指令来控制单片机的行为，例如休眠、唤醒、设置RTC时间/日期/闹钟等。
在MATLAB中列出可用端口
为了便于说明，这里以App Designer中创建串口为例，串口参数设置界面如图1所示。
首先，需要用serialportlist函数列出计算机上可用的串口。示例代码如下：
%% Find the available serial ports on this computer
allport = serialportlist("all");
if ~isempty(allport)
app.DropDown_PortNumber.Items = allport;
else %At least one serial port must be available
uialert(app.UIFigure,'未发现串口，请检查计算机设置。','无串口','Icon',"error");
end第一行代码获取可用串口列表并赋值给变量allport；如果allport非空，则把它赋值给名为DropDown_PortNumber的下拉列表的Items中；如果allport为空，则进行提示。如果不是app开发，程序中只需在allport中找出与单片机连接的端口即可。
创建串口对象
第二步是用serialport函数创建串口对象。示例代码如下：
spobj = serialport(app.DropDown_PortNumber.Value, ...
str2double(app.DropDown_BaudRate.Value),...
"DataBits",str2double(app.DropDown_DataBits.Value),...
"StopBits",str2double(app.DropDown_StopBits.Value),...
"Parity",app.DropDown_Parity.Value,"FlowControl","none",...
"ByteOrder","little-endian","Timeout",10);
setDTR(spobj, true); %Assert the Data Terminal Ready pin. The DTE asserts the DTR pin to request that the DCE connect to the communication line.
configureTerminator(spobj,"CR","CR/LF"); %读-回车；写-回车换行
configureCallback(spobj,"terminator",@app.readSerialData);
app.SerialPort = spobj;在MATLAB中创建串口对象总共需要8个参数，创建串口时除了端口号和波特率必须指定外，其余参数如果用默认值可以不列出。这里为了便于说明，都列了出来。serialport后的括号中的参数依次为：
- 端口号Port 字符串，如"COM3"，这里直接获取界面上下拉列表中选中的值，下同；
- 波特率BaudRate 数据传输速率；
- 数据位DataBits [8]/7/6/5，默认为8；
- 停止位StopBits [1]/1.5/2，默认为1；
- 校验位Parity ["none"]/"even"/"odd"；
- 流控方式FlowControl ["none"]/"hardware"/"software"；
- 字节顺序ByteOrder ["little-endian"]/"big-endian"；
- 超时时限Timeout 大于零的数值，默认为10；
通信前需要将DTR引脚拉高，否则接收不到数据。对应如下语句：
setDTR(spobj, true); configureTerminator函数设置终止符，可以为"CR"(回车）、"LF"(换行)、"CR/LF"(回车换行)、或0-255间的任意整数。这相当于通信双方的一个协议。MATLAB接收数据时根据终止符来判断一行的结束，发送数据时会在最后将终止符发送出去。
configureCallback函数设置回调函数。回调函数的触发方式通过第二个参数设置：
- "teminator" 读取到终止符时，触发回调函数；
- "byte" 读取指定数量的字节时，触发回调函数。这种情况下，拟读取的字节数通过第4个参数设置；
- "off" 不触发回调。
在前两种情况下，需将回调函数的句柄作为configureCallback的最后一个参数，来关联回调函数。本例中设置的是"terminator"，并且为接收和发送设置了不同的终止符。
注意事项：
- STM32属于ARM系列微处理器。The bytes are coded in memory in Little Endian format.
- 通信双方的波特率、数据位、停止位、校验位设置必须完全一致。
指令发送方法
在MATLAB中，可以通过writeline函数发送指令到单片机。指令格式需要提前约定，并在STM32的驱动程序中进行适配响应（详见后文）。例如，我们约定指令为4个字符，指令后为参数。以时间设置为例，格式为TIMEhhmmss，其中"TIME"为指令，"214910"为参数，表示21:49:10。MATLAB中的指令为：
time = '214910'; %格式hhmmss，21:49:10
writeline(app.SerialPort,['TIME',time]);writeline函数在发送完[]中的字符后，还会发送约定的writeterminator，即"CR/LF"。
USART设置
本例使用的是USART1，参数设置如图1所示。为了对MATLAB发送的指令进行中断响应，必须开启USART1 global interrupt，优先级尽量高。DMA按需开启。
串口中断接收响应函数
串口接收采用中断模式，HAL库中对应HAL_UART_Receive_IT函数，接收到指定数量的字节会产生中断，然后自动调用HAL_UART_RxCpltCallback进行响应。这里采用逐字节接收的方式，即每接收1个字节就调用一次HAL_UART_RxCpltCallback。
在中断响应函数中，通过判断是否接收到了MATLAB中设置的终止符"CR/LF"(对应16进制为0x0d/0x0a)，来判断指令是否接收完毕。指令接收完毕后，调用指令回调函数对指令进行分析和响应。HAL_UART_RxCpltCallback示例代码如下：
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
if (huart->Instance==USART1) { //Ensure USART1
if ((USART_RX_STA&0x8000)==0U) { //if reception not complete
if (USART_RX_STA&0x4000) { //0x0d has been received
if (aRxBuffer[0]!=0x0a) { //0x0a is expected
USART_RX_STA = 0x0000; //Reception error, reset status indicator
} else {
USART_RX_STA |= 0x8000; //Set the 16th bit to indicate reception complete
if ((USART_RX_STA&0X3FFF)==0U) { //Ignore blank input
USART_RX_STA = 0x0000;
} else {
HQ_UART_CmdCallback();
}
}
} else { //0X0d still not received
if (aRxBuffer[0]==0x0d)
USART_RX_STA |= 0x4000; //Set the 15th bit to indicate 0x0d reception
else { //0x3FFF = 0011 1111 1111 1111
USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF] = aRxBuffer[0U]; //Store the received data to buffer array
USART_RX_STA++;
if (USART_RX_STA>(USART_RX_LEN-1)) {
USART_RX_STA = 0x0000; //Over length! reset the status indicator
}
}
}
}
HAL_UART_Receive_IT(huart, (uint8_t*) &aRxBuffer, 1U); //For next interrupt
}
}执行逻辑是：HAL_UART_Receive_IT每次接收1个字符并通过aRxBuffer返回；程序中通过一个16位的无符号整数USART_RX_STA作为状态寄存器，其最高两个位用来标志是否接收到终止符，其余位用来计数；当接收到普通数据时，自动累加1，数据被存入USART_RX_BUF缓存数组中；如果接收到0x0d，次高位置1，下一次如果接收到的是0x0a，则最高位置1，接收完毕。特别注意：这里的协议必须与MATLAB中的发送协议一致。前文中我们设置的MATLAB中的发送终止符是CR/LF，对应的就是0x0d/0x0a。
数据成功接收完毕后，调用自定义函数HQ_UART_CmdCallback对指令进行分辨和响应。
指令响应函数
具体的指令需要提前约定格式。比如，接收到的前4个字符表示指令，后面的字符为指令的参数。以RTC时间设置为例，在MATLAB中执行如下指令可以设置RTC时间：
time = '081625'; %格式hhmmss，08:16:25
writeline(app.SerialPort,['TIME',time]);writeline函数在发送完字符信息后会自动追加约定的终止符"CR/LF"。
HQ_UART_CmdCallback对应的代码如下：
void HQ_UART_CmdCallback(void) {
char cmd[5];
char param[((USART_RX_STA&0X3FFF)-0x3)];//前四个为指令字符
uint8_t i, hasMatch = 0;
uint32_t tmp;
RTC_TimeTypeDef sTime = {0U};
cmd[4] = '\0'; //End string with '\0'l!!!!
param[((USART_RX_STA&0X3FFF)-0x4)] = '\0';
if ((USART_RX_STA&0x8000)!=0U) { //Reception successfully complete
for (i = 0; i<4; i++) {
cmd[i] = USART_RX_BUF[i];
USART_RX_BUF[i] = 0U;
}
for (i = 0; i<((USART_RX_STA&0X3FFF)-0x4); i++) {
param[i] = USART_RX_BUF[i+4];
USART_RX_BUF[i+4] = 0U;
}
USART_RX_STA = 0x0000; //Clear status register for next CMD receive
if (stricmp(cmd, "TIME")==0U) {
hasMatch = 1U;
tmp = atoi(param); //convert to integer
sTime.Seconds = (uint8_t) (tmp%100U);
tmp /= 100U;
sTime.Minutes = (uint8_t) (tmp%100U);
tmp /= 100U;
sTime.Hours = (uint8_t) (tmp%100U);
if (HAL_RTC_SetTime( &hrtc, &sTime, RTC_FORMAT_BIN)!=HAL_OK) {
printf("Set time failed. Please examine the format.");
} else {
printf("Time set successfully.\r\n");
printf("Current time is ");
delay_ms(100);
HQ_RTC_DisplayTime();//自定义的RTC时间显示函数，不必细究
}
return;
}
if ( !hasMatch) {
printf("Unrecognized command %s.\r\n", cmd);
}
}
}上述代码中：cmd用来接收指令，由于后面是用stricmp函数进行字符串比较来辨别指令的，而字符串必须以"/0"结尾，所以cmd定义为5个元素的char型数组，前4个为指令字符，最后一个为"/0"；param用来存放接收到的其余字节；hasMatch用来标记指令是否有效，如果没有匹配的指令，会返回提示信息；
STM32中通过printf函数返回的信息在MATLAB中可以通过readline函数进行接收。readline每次读取1行（\r\n为标志）。
总结：
这里仅以一个简单的RTC时间设置的例子来说明了从MATLAB发送指令控制STM32的方法。如需其他指令，仿此例自定义即可。比如，SLEP1 睡眠，SLEP0 唤醒等等。也可以向外设发送指令，如ADC的参数设置和工作状态控制等。