為了讓RobomasterC板（這塊板用的是STM32F407IGHX的芯片）能與上位機(jī)進(jìn)行通訊。我最近翻了不少博客和CSDN文章，看到了很多文章存在一些問(wèn)題，經(jīng)過(guò)了一下午試錯(cuò)，我成功實(shí)現(xiàn)了STM32F407IGHX利用STM32CubeIDE進(jìn)行配置并然后用HAL庫(kù)進(jìn)行編程，與安裝有ROS的Ubuntu進(jìn)行虛擬串口通信。

在翻看博客的時(shí)候我發(fā)現(xiàn)，RM以及上下位機(jī)通信資料并不多，而且很多已有資料都只講述了實(shí)現(xiàn)原理，卻沒(méi)有講如何具體一步步實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能，這就導(dǎo)致初學(xué)者可能在翻看過(guò)程中，越看越懵，反而寫不出一份能用的代碼。

所以這篇文章會(huì)盡可能詳細(xì)的講怎么實(shí)現(xiàn)串口通信，而盡量少講其原理，由于很多文章都已經(jīng)詳盡的寫出了串口通信的原理了，所以我就不在贅述原理而著重于實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

此外，我也會(huì)把一些小問(wèn)題和建議寫出來(lái)，以便一篇文章就解決所有可能存在的問(wèn)題。

一、概述

1、STM32端(所謂的下位機(jī))：這邊采用的是通過(guò)有圖形化的STM32CubeIDE配置工程，配置好USB-CDC創(chuàng)建一個(gè)虛擬串口，與上位機(jī)通信。

2、Ubuntu端(所謂的上位機(jī))：上位機(jī)是版本20.04的ubuntu，安裝有版本為noetic的ROS，通過(guò)建立一個(gè)ROS節(jié)點(diǎn)來(lái)打開串口并建立通信。

二、STM32端具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程

思路：利用STM32CubeIDE配置好USB-CDC，接著修改對(duì)應(yīng)的頭文件，自定義所需的函數(shù)。

1、配置過(guò)程

1）先配置時(shí)鐘RCC,設(shè)置高速時(shí)鐘High Speed Clock為內(nèi)部時(shí)鐘（Crystal/Ceramic Resonator），另一個(gè)暫時(shí)用不到所以不設(shè)置。

2）配置下載與調(diào)試（必須設(shè)置，否則會(huì)鎖芯片，到時(shí)候還需要通過(guò)BOOT重啟，比較麻煩）

設(shè)置為Serial Wire,時(shí)鐘為SysTick(當(dāng)然看你到底有什么，如果你擁有的是ST-LINK，那么可以這樣設(shè)置)

3）設(shè)置USB模式，打開Connectivity,選擇USB-OYG-FS（快速），選擇Mode的Device_only(從機(jī)模式)。然后點(diǎn)開左下方的NVIC Settings，勾選Enabled，從而能夠開啟中斷。

備注：還要返回到NVIC中，設(shè)置USB中斷的優(yōu)先級(jí)，這里設(shè)置個(gè)4就行（畢竟沒(méi)有啟動(dòng)其他外設(shè)，所以中斷就不需要太嚴(yán)謹(jǐn)）、

4）打開MiddleWare，設(shè)置USB的具體工作方式，選擇Class For FS IP的Communication Device Class，即VCP（虛擬串口），其余設(shè)置保持默認(rèn)即可，不需要額外修改。

5）時(shí)鐘樹設(shè)置（時(shí)鐘樹的設(shè)置，需要查閱所使用開發(fā)板的具體原理圖）

例如，RobomasterC板原理圖里是如此說(shuō)明的，所以Input frequency要設(shè)置成12MHz。此外，下方畫紅線部分是USB的時(shí)鐘，USB的時(shí)鐘需要設(shè)置成48MHz才能工作，其余部分看自己的需求。

6）堆棧設(shè)置，堆棧的大小需要足夠大，才能滿足USB初始化的需求，此處設(shè)置Heap Size為0X600即可解決初始化失敗的問(wèn)題，另一個(gè)不用改。

7）到此，所有的初始化已經(jīng)結(jié)束了，只需要Ctrl+s，保存并生成代碼即可，下方兩個(gè)選項(xiàng)均選擇Yes，即可生成STM32CubeIDE工程

2、代碼的修改

這里要先打開工程里的USB_DEVICE中的App的usbd_cdc_if.c，重構(gòu)官方給出的代碼，具體內(nèi)容如下

/* USER CODE BEGIN Header */

/**

  ******************************************************************************

  * @file           : usbd_cdc_if.c

  * @version        : v1.0_Cube

  * @brief          : Usb device for Virtual Com Port.

  ******************************************************************************

  * @attention

  *

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  * All rights reserved.

  *

  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file

  * in the root directory of this software component.

  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.

  *

  ******************************************************************************

  */

/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/

#include 'usbd_cdc_if.h'

/* USER CODE BEGIN INCLUDE */

/* USER CODE END INCLUDE */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/

/* Private define ------------------------------------------------------------*/

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE END PV */

/** @addtogroup STM32_USB_OTG_DEVICE_LIBRARY

  * @brief Usb device library.

  * @{

  */

/** @addtogroup USBD_CDC_IF

  * @{

  */

/** @defgroup USBD_CDC_IF_Private_TypesDefinitions USBD_CDC_IF_Private_TypesDefinitions

  * @brief Private types.

  * @{

  */

/* USER CODE BEGIN PRIVATE_TYPES */

/* USER CODE END PRIVATE_TYPES */

/**

  * @}

  */

/** @defgroup USBD_CDC_IF_Private_Defines USBD_CDC_IF_Private_Defines

  * @brief Private defines.

  * @{

  */

/* USER CODE BEGIN PRIVATE_DEFINES */

/* USER CODE END PRIVATE_DEFINES */

/**

  * @}

  */

/** @defgroup USBD_CDC_IF_Private_Macros USBD_CDC_IF_Private_Macros

  * @brief Private macros.

  * @{

  */

/* USER CODE BEGIN PRIVATE_MACRO */

/* USER CODE END PRIVATE_MACRO */

/**

  * @}

  */

/** @defgroup USBD_CDC_IF_Private_Variables USBD_CDC_IF_Private_Variables

  * @brief Private variables.

  * @{

  */

/* Create buffer for reception and transmission           */

/* It's up to user to redefine and/or remove those define */

/** Received data over USB are stored in this buffer      */

uint8_t UserRxBufferFS[APP_RX_DATA_SIZE];

/** Data to send over USB CDC are stored in this buffer   */

uint8_t UserTxBufferFS[APP_TX_DATA_SIZE];

/* USER CODE BEGIN PRIVATE_VARIABLES */

/* USER CODE END PRIVATE_VARIABLES */

/**

  * @}

  */

/** @defgroup USBD_CDC_IF_Exported_Variables USBD_CDC_IF_Exported_Variables

  * @brief Public variables.

  * @{

  */

extern USBD_HandleTypeDef hUsbDeviceFS;

/* USER CODE BEGIN EXPORTED_VARIABLES */

/* USER CODE END EXPORTED_VARIABLES */

/**

  * @}

  */

/** @defgroup USBD_CDC_IF_Private_FunctionPrototypes USBD_CDC_IF_Private_FunctionPrototypes

  * @brief Private functions declaration.

  * @{

  */

static int8_t CDC_Init_FS(void);

static int8_t CDC_DeInit_FS(void);

static int8_t CDC_Control_FS(uint8_t cmd, uint8_t* pbuf, uint16_t length);

static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* pbuf, uint32_t *Len);

static int8_t CDC_TransmitCplt_FS(uint8_t *pbuf, uint32_t *Len, uint8_t epnum);

/* USER CODE BEGIN PRIVATE_FUNCTIONS_DECLARATION */

/* USER CODE END PRIVATE_FUNCTIONS_DECLARATION */

/**

  * @}

  */

USBD_CDC_ItfTypeDef USBD_Interface_fops_FS =

{

  CDC_Init_FS,

  CDC_DeInit_FS,

  CDC_Control_FS,

  CDC_Receive_FS,

  CDC_TransmitCplt_FS

};

/* Private functions ---------------------------------------------------------*/

/**

  * @brief  Initializes the CDC media low layer over the FS USB IP

  * @retval USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL

  */

static int8_t CDC_Init_FS(void)

{

  /* USER CODE BEGIN 3 */

  /* Set Application Buffers */

  USBD_CDC_SetTxBuffer(&hUsbDeviceFS, UserTxBufferFS, 0);

  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, UserRxBufferFS);

  return (USBD_OK);

  /* USER CODE END 3 */

}

/**

  * @brief  DeInitializes the CDC media low layer

  * @retval USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL

  */

static int8_t CDC_DeInit_FS(void)

{

  /* USER CODE BEGIN 4 */

  return (USBD_OK);

  /* USER CODE END 4 */

}

/**

  * @brief  Manage the CDC class requests

  * @param  cmd: Command code

  * @param  pbuf: Buffer containing command data (request parameters)

  * @param  length: Number of data to be sent (in bytes)

  * @retval Result of the operation: USBD_OK if all operations are OK else USBD_FAIL

  */

static int8_t CDC_Control_FS(uint8_t cmd, uint8_t* pbuf, uint16_t length)

{

  /* USER CODE BEGIN 5 */

  switch(cmd)

  {

    case CDC_SEND_ENCAPSULATED_COMMAND:

    break;

    case CDC_GET_ENCAPSULATED_RESPONSE:

    break;

    case CDC_SET_COMM_FEATURE:

    break;

    case CDC_GET_COMM_FEATURE:

    break;

    case CDC_CLEAR_COMM_FEATURE:

    break;

  /*******************************************************************************/

  /* Line Coding Structure                                                       */

  /*-----------------------------------------------------------------------------*/

  /* Offset | Field       | Size | Value  | Description                          */

  /* 0      | dwDTERate   |   4  | Number |Data terminal rate, in bits per second*/

  /* 4      | bCharFormat |   1  | Number | Stop bits                            */

  /*                                        0 - 1 Stop bit                       */

  /*                                        1 - 1.5 Stop bits                    */

  /*                                        2 - 2 Stop bits                      */

  /* 5      | bParityType |  1   | Number | Parity                               */

  /*                                        0 - None                             */

  /*                                        1 - Odd                              */

  /*                                        2 - Even                             */

  /*                                        3 - Mark                             */

  /*                                        4 - Space                            */

  /* 6      | bDataBits  |   1   | Number Data bits (5, 6, 7, 8 or 16).          */