串口23代码调试
279.5串口23代码调试
/* drivers/board.h：本节补齐的 UART2、UART3 板级配置。 */
#define BSP_USING_UART2 // 使能 STM32 BSP 的 USART2 驱动，使系统注册 uart2 设备。
#define BSP_UART2_TX_PIN "PA2" // 把 USART2 的发送引脚配置为 PA2。
#define BSP_UART2_RX_PIN "PA3" // 把 USART2 的接收引脚配置为 PA3。
#define BSP_USING_UART3 // 使能 STM32 BSP 的 USART3 驱动，使系统注册 uart3 设备。
#define BSP_UART3_TX_PIN "PB10" // 把 USART3 的发送引脚配置为 PB10。
#define BSP_UART3_RX_PIN "PB11" // 把 USART3 的接收引脚配置为 PB11；本节业务暂未使用接收功能。
/* uart_cfg.h：本节新增的接收状态与 UART3 声明。 */
typedef struct // 定义用于管理 UART2 接收状态的结构体类型。
{ // UART_RX_typedef 结构体成员开始。
rt_uint8_t rx_buf[20]; // 分配 20 字节接收缓冲区；本节每次实际解析 4 字节帧。
rt_uint8_t rx_cnt; // 记录当前已缓存的字节数，同时也是下一个字节的写入下标。
}UART_RX_typedef; // 将该结构体类型命名为 UART_RX_typedef。
UART_RX_typedef uart2_rx_info; // 定义 UART2 的接收缓冲区和计数状态对象。
#define SAMPLE_UART3_NAME "uart3" // 定义要从 RT-Thread 设备管理器中查找的 UART3 设备名。
rt_device_t serial3; // 定义 UART3 设备句柄，供语音指令发送使用。
int uart2_init(void); // 声明 UART2 初始化函数。
int uart3_init(void); // 声明 UART3 初始化函数。
/* uart_cfg.c：在 uart2_init() 开头新增的计数器初始化语句。 */
uart2_rx_info.rx_cnt = 0; // 首次启动 UART2 时，从接收缓冲区第 0 个位置开始写入。
/* uart_cfg.c：本节用帧解析逻辑替换上一节的“加一并回发”测试代码。 */
void serial2_thread_entry(void *parameter) // 定义 UART2 接收线程入口；本节没有使用 parameter 参数。
{ // serial2_thread_entry() 函数体开始。
char ch; // 定义临时变量，每次从 UART2 读取 1 个字节。
while (1) // 永久循环，使线程持续接收 K210 的返回数据。
{ // 外层接收循环开始。
while (rt_device_read(serial2, -1, &ch, 1) != 1) // 尝试读取 1 字节；没有读到时进入等待循环。
{ // 等待接收通知的循环开始。
rt_sem_take(&uart2_rx_sem, RT_WAITING_FOREVER); // 阻塞等待 UART2 接收回调释放信号量。
} // 等待接收通知的循环结束。
uart2_rx_info.rx_buf[uart2_rx_info.rx_cnt] = ch; // 把刚收到的字节写入当前计数值对应的缓冲区位置。
if(uart2_rx_info.rx_buf[0] == 0xAF) // 检查当前候选帧的第 1 字节是否为 K210 返回帧头 0xAF。
{ // 帧头正确的处理分支开始。
uart2_rx_info.rx_cnt++; // 已缓存字节数加 1，并把写入下标移到下一位置。
}else { // 当前候选帧不是以 0xAF 开头时执行此分支。
uart2_rx_info.rx_cnt=0; // 丢弃当前字节，回到缓冲区开头等待下一帧。
} // 帧头判断结束。
if(uart2_rx_info.rx_cnt>3) // 已收到 4 字节后，开始判断完整的固定长度返回帧。
{ // 4 字节帧解析区开始。
if(uart2_rx_info.rx_buf[1] == 0x05 && uart2_rx_info.rx_buf[2] == 0x0 && uart2_rx_info.rx_buf[3] == 0xFA) // 判断 AF 05 00 FA：人脸录入成功。
{ // 人脸录入成功分支开始。
const uint8_t voice_add_face_succ[5] = {0xAA ,0x55 ,0x01 ,0x55 ,0xAA }; // 定义“人脸录入成功”的 5 字节语音帧。
rt_device_write(serial3, 0, voice_add_face_succ, 5); // 通过 UART3 向语音模块发送完整的 5 字节语音帧。
} // 人脸录入成功分支结束。
if(uart2_rx_info.rx_buf[1] == 0x02 && uart2_rx_info.rx_buf[3] == 0xFA) // 判断 AF 02 编号 FA：人脸识别成功，编号可变。
{ // 人脸识别成功分支开始。
const uint8_t voice_check_face_succ[5] = {0xAA ,0x55 ,0x02 ,0x55 ,0xAA }; // 定义“人脸识别成功”的 5 字节语音帧。
rt_device_write(serial3, 0, voice_check_face_succ, 5); // 通过 UART3 触发“人脸识别成功”语音。
} // 人脸识别成功分支结束。
if(uart2_rx_info.rx_buf[1] == 0x01 && uart2_rx_info.rx_buf[2] == 0x0 && uart2_rx_info.rx_buf[3] == 0xFA) // 判断 AF 01 00 FA：人脸删除成功。
{ // 人脸删除成功分支开始。
const uint8_t voice_del_face_succ[5] = {0xAA ,0x55 ,0x03 ,0x55 ,0xAA }; // 定义“人脸删除成功”的 5 字节语音帧。
rt_device_write(serial3, 0, voice_del_face_succ, 5); // 通过 UART3 触发“人脸删除成功”语音。
} // 人脸删除成功分支结束。
uart2_rx_info.rx_cnt=0; // 无论 4 字节内容是否匹配，都清零计数并等待下一候选帧。
} // 4 字节帧解析区结束。
} // 外层接收循环结束。
} // serial2_thread_entry() 函数体结束。
/* uart_cfg.c：本节新增的 UART3 初始化函数。 */
int uart3_init(void) // 定义 UART3 初始化函数，供 main() 调用。
{ // uart3_init() 函数体开始。
rt_err_t ret = RT_EOK; // 先把返回结果设为成功。
char str[] = "uart3 init successful!\r\n"; // 定义 UART3 初始化完成后的控制台提示文本。
serial3 = rt_device_find(SAMPLE_UART3_NAME); // 按名称查找 BSP 已注册的 uart3 设备。
if (!serial3) // 判断是否没有找到 uart3 设备。
{ // UART3 查找失败分支开始。
rt_kprintf("find %s failed!\n", SAMPLE_UART3_NAME); // 在默认控制台打印查找失败的设备名。
return RT_ERROR; // 返回错误，停止后续 UART3 初始化。
} // UART3 查找失败分支结束。
rt_device_open(serial3, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX); // 按课程源码以中断接收标志打开 UART3；本节实际只调用其发送接口。
rt_kprintf(" %s\n", str); // 在默认控制台打印 UART3 初始化成功提示。
return ret; // 返回 UART3 初始化结果。
} // uart3_init() 函数体结束。
/* main.c：本节新增并强调的初始化顺序。 */
uart3_init(); // 先初始化语音串口，保证 serial3 句柄可供接收线程使用。
uart2_init(); // 再初始化 K210 串口并启动可能立即使用 serial3 的接收线程。
文首代码只收录本节实际新增或修改的业务片段。课程归档中的
k210_last_tick、face_check_flag、5 秒抑制和开门逻辑属于下一节，不能提前算入本节；原注释已移除，代码本身、名称与数值保持课程写法，仅补充逐行说明。
一、人脸识别项目
本节把上一节搭好的 UART2 接收线程改造成一个简易的 4 字节帧解析器，并增加 UART3，把 K210 的识别结果转成 SU-03T 语音模块能够识别的 5 字节命令。完整数据路径是：
按键 → STM32 UART2 → K210 → STM32 UART2 → 结果解析 → STM32 UART3 → SU-03T → 语音播报
1.1 上节回顾
上一节已经完成两部分代码：
- PE2、PE3 按键分别通过 USART2 发送人脸录入与删除命令；
- UART2 使用“接收回调释放信号量、线程读取字节”的方式接收数据，但线程中仍是旧示例的“收到字节后加 1 再回发”，尚未解析 K210 返回帧。
本节开头先用 CH340 观察 STM32 是否真的从 PA2 发出了数据。临时监听时的正确接线如下：
| STM32F103ZE | CH340 | 作用 |
|---|---|---|
PA2 / USART2_TX | RXD | CH340 接收并显示 STM32 发出的命令 |
GND | GND | 为 UART 电平提供明确的共同参考 |
视频只接了一根黄色信号线，并认为两块设备通过同一个 USB Hub 已经共地。这可能在当时恰好可用，却不是可靠接法。调试时应始终用导线直接连接 GND；不能把 USB Hub 内部地线、屏蔽层或不同电源适配器当成确定的信号地。
PA2 可以同时接 K210 的 RX 与 CH340 的 RX 来被动观察发送数据，因为两者都是接收端；但不能让 CH340 TX 和 K210 TX 同时驱动 PA2。任何正式接线都应先核对逻辑电平，UART 信号脚不是 5 V 电源脚。
1.2 现象分析
复位后，UART1 控制台出现 find uart2 failed!，按录入或删除按键时 CH340 也收不到预期数据。这说明首要问题不在 K210 的业务协议，而在 STM32 运行时根本没有找到名为 uart2 的 RT-Thread 设备。
原稿中的“报道点（节点）h”是语音识别错误，课程实际打开的是 drivers/board.h。应用层调用 rt_device_find("uart2") 之前，BSP 必须先根据该文件中的宏启用 USART2 并注册设备：
BSP_USING_UART2：启用 USART2；BSP_UART2_TX_PIN "PA2"：指定 TX 为 PA2；BSP_UART2_RX_PIN "PA3"：指定 RX 为 PA3。
“代码已经编译通过”不代表运行时一定能找到设备。应用文件可以正常引用通用设备 API，但如果 BSP 没有注册 uart2，rt_device_find() 仍会返回空指针。
1.3 问题解决
补齐 board.h 的 UART2 配置并重新编译、下载后，控制台打印 uart2 init successful!，按键也能从 PA2 发出以下 4 字节命令：
| 操作 | STM32 → K210 的 HEX 帧 | 按键日志 |
|---|---|---|
| 录入人脸 | A1 02 00 1A | add_face cmd send successful! |
| 删除人脸 | A1 01 02 1A | del_face cmd send successful! |
串口调试助手必须使用 HEX 显示，不能把字节误读成字符串 a10102。这里的 0x00 是帧中的真实数据字节，不是要发给串口的 C 字符串终止符。
还要区分三种“成功”：
uart2 init successful!只说明代码找到了设备并执行到初始化函数末尾；add_face cmd send successful!等日志在课程代码中打印于实际发送之前，而且没有检查返回值，只说明按键回调被执行；- 只有实际抓到 4 个发送字节，并收到 K210 对应的返回帧，才算端到端通信成立。
1.4 串口接收函数
本节删除上一节的 ch = ch + 1 和单字节回发，改为“逐字节缓存、满 4 字节后解析”。RT-Thread 的接收回调只负责通知；接收线程被信号量唤醒后才调用 rt_device_read() 取走数据并运行解析逻辑，这样不会把完整业务处理塞进中断回调。
1.4.1 结构体定义
UART_RX_typedef 把缓冲区和接收计数组合到同一个对象中：
rx_buf[20]：保存收到的原始字节；虽然数组预留 20 字节，本节协议固定只解析前 4 字节；rx_cnt：既表示当前已经缓存多少字节，也表示下一个字节应写入哪个下标；uart2_rx_info：UART2 对应的一份实际接收状态。
初始化 UART2 时必须先执行 uart2_rx_info.rx_cnt = 0，否则计数器若不是确定的零值，第一次写入就可能落在错误位置。这里的全局对象按 C 规则本来也会被清零，但显式初始化能表达意图，也便于以后改变对象的存储位置。
课程仍把 uart2_rx_info、serial2、serial3 和信号量的实体定义放在头文件中。多个 .c 文件包含该头时可能产生重复定义；更规范的工程通常在头文件写 extern 声明，在 uart_cfg.c 中保留唯一实体。本节未做这项重构，文首按课程源码保留。
1.4.2 接收数据处理
每次循环只读取 1 字节，处理顺序如下：
rt_device_read()读到 1 字节时，把它放入rx_buf[rx_cnt]；- 如果
rx_buf[0]是帧头0xAF，就将rx_cnt加 1； - 如果候选帧不是以
0xAF开头，就将rx_cnt清零，丢弃当前字节； rx_cnt > 3表示已经累计 4 字节，进入协议判断；- 判断结束后无条件清零，开始接收下一组 4 字节。
代码把 char ch 赋给 rt_uint8_t 数组元素，最终保存的是 0～255 的原始字节值，因此可以稳定比较 0xAF、0xFA。协议处理时应看十六进制字节，不应把它们当成可打印字符。
1.4.3 接收数据判断
K210 在本项目中返回 3 类固定长度帧：
| K210 → STM32 返回帧 | 含义 | 必须检查的字段 |
|---|---|---|
AF 05 00 FA | 人脸录入成功 | 命令 05、固定值 00、帧尾 FA |
AF 02 编号 FA | 人脸识别成功 | 命令 02、帧尾 FA；第 3 字节是动态人脸编号 |
AF 01 00 FA | 人脸删除成功 | 命令 01、固定值 00、帧尾 FA |
第一个字节已在缓存阶段检查，所以各分支从 rx_buf[1] 开始判断。识别成功帧不能强制要求 rx_buf[2] == 0，因为该字节携带识别到的人脸编号；录入和删除成功帧的第三字节才是固定的 0x00。
这是一份适合课堂验证的最小解析器，但还不是健壮的流式协议解析器：
- 代码只持续检查
rx_buf[0]，不会验证中途是否意外出现新帧头； - 从
0xAF开始收满 4 字节后，无论内容是否有效都会清零； - 没有字节间超时、校验和、长度字段或滑动重同步；
- 丢字节、插入杂波或帧错位后，当前候选帧可能作废，要等下一次从
0xAF重新开始； - 三个判断使用独立的
if，但三类命令码互斥，因此一帧正常数据只会命中一个分支。
在当前流程中，计数到 4 就立即归零，所以 20 字节数组不会被正常接收路径写越界；但这不能代替协议边界检查。以后若修改帧长或去掉归零语句，必须同时增加 rx_cnt < sizeof(rx_buf) 的保护。
1.4.4 应用案例
解析成功后，STM32 不直接播放声音，而是通过 UART3 给 SU-03T 发送一条 5 字节二进制指令。也就是说，K210 返回协议和语音模块输入协议是两套不同的帧格式，STM32 在中间完成“事件到语音编号”的映射。
1.4.4.1 例题: 人脸录入成功指令处理
人脸录入成功的完整链路是：
K210: AF 05 00 FA → STM32 判断录入成功 → UART3: AA 55 01 55 AA → SU-03T 播报“人脸录入成功”
原稿将 AF 02 写成人脸录入成功是不正确的：0x05 才是录入成功事件，0x02 是识别成功事件。舵机开门也没有在本节实现，不能把下一节的门禁逻辑提前并入本例。
1.4.4.2 例题: 人脸识别成功/删除成功指令处理
三类事件和语音命令的映射如下：
| K210 返回 | STM32 解析结果 | STM32 → SU-03T | 播报内容 |
|---|---|---|---|
AF 05 00 FA | 录入成功 | AA 55 01 55 AA | 人脸录入成功 |
AF 02 编号 FA | 识别成功 | AA 55 02 55 AA | 人脸识别成功 |
AF 01 00 FA | 删除成功 | AA 55 03 55 AA | 人脸删除成功 |
计数器不是“识别成功后才归零”，而是在收到任意一组 4 字节候选帧并完成三项判断后统一归零。即使 4 字节没有匹配任何指令，也会被丢弃并重新找帧头。
1.4.5 串口三配置
本节在 drivers/board.h 中把 USART3 配置为 PB10/PB11：
| STM32F103ZE | USART3 功能 | SU-03T | 本节是否使用 |
|---|---|---|---|
PB10 | TX | B6 / UART1_RXD | 使用，STM32 向语音模块发命令 |
PB11 | RX | B7 / UART1_TXD | 未使用，课程业务不接收语音模块数据 |
GND | 公共参考地 | GND | 必须连接 |
发送方 TX 必须接收方 RX，因此 PB10 应接 SU-03T 的 B6，而不是 B7。SU-03T 可使用独立的稳定 5 V 电源，但它与 STM32 必须直接共地；模块 VCC 供电电压和 UART 信号逻辑电平是两件事，不能把 5 V 电源接到 B6/B7。
原稿称“波特率由 B10、B11 决定”是错误的。PB10/PB11 只决定信号连接到哪些物理引脚，波特率由两端串口配置决定。本工程没有调用 rt_device_control() 改写 UART3 参数，因而沿用 RT-Thread 工程中的默认配置 115200、8N1、无流控；这与课程烧入 SU-03T 的固件配置必须一致。
UART3 只负责发送，所以课程删除了接收信号量、接收回调和接收线程。归档仍用 RT_DEVICE_FLAG_INT_RX 打开 serial3，这是从 UART2 初始化复制后留下的写法；本节应认识到“以中断接收标志打开”和“业务实际上只发送”不是一回事，但文首不能擅自改写课程源码。
1.4.6 串口三初始化
main() 必须先调用 uart3_init()，再调用 uart2_init()。原因是 UART2 初始化会创建并启动 serial2 接收线程；如果 K210 很快返回数据，该线程会立刻调用 rt_device_write(serial3, ...)。先初始化 UART3，才能保证此时 serial3 已保存有效设备句柄。
UART3 初始化步骤为：
- 用
rt_device_find("uart3")查找设备； - 找不到时打印
find uart3 failed!并返回错误； - 打开设备；
- 在 UART1 默认控制台打印
uart3 init successful!。
uart3 init successful! 同样不是外部通信成功的证明。代码没有检查 rt_device_open() 和后续 rt_device_write() 的返回值；最终仍需靠语音模块是否收到正确的 5 字节帧并播报来验证链路。
原稿列出的“温度异常”对应 AA 55 04 55 AA，该帧已配置在语音模块固件中，但本节没有在 STM32 业务源码里发送它，因此不应放入本节文首代码。
1.4.7 发送函数定义
课程没有再封装一个独立的“语音发送函数”，而是在三个解析分支里分别定义局部只读数组，再直接调用：
rt_device_write(serial3, 0, voice_xxx, 5)
参数含义如下：
| 参数 | 含义 |
|---|---|
serial3 | 已查找并打开的 UART3 设备句柄 |
0 | 串口字符设备不使用的偏移位置参数 |
voice_xxx | 指向 5 字节二进制语音帧的首地址 |
5 | 请求发送 5 字节；课程协议不是 6 字节 |
语音帧固定为 AA 55 功能码 55 AA。const 只防止函数内通过该数组名修改内容，不负责校验帧格式，也不代表 5 字节一定全部发出。严谨代码应检查 rt_device_write() 的返回值是否为 5，但本节视频没有加入这项处理，所以文首保持原样。
复制三个分支时，容易遗留错误变量名。课程调试中逐一改成 voice_add_face_succ、voice_check_face_succ、voice_del_face_succ，并补齐缺失的分号。编译器报错位置有时在真正漏写符号的下一行，排查时应连同前一条语句一起检查。
1.4.8 测试日志
本节整机测试流程为：
- 确认 K210、STM32、SU-03T 均正确供电且直接共地；
- 核对 K210 与 USART2 的 TX/RX 交叉接线，以及 PB10 到 SU-03T B6 的单向发送接线；
- 重新编译、下载 STM32 程序，打开 UART1 日志；
- 复位后确认先看到 UART3 初始化信息，再看到 UART2 初始化信息；
- 按录入按键并将人脸对准摄像头；
- 核对是否先收到录入成功事件并播放对应语音。
测试中，“人脸录入成功”之后很快又播放“人脸识别成功”，并不是串口把两条指令覆盖或顺序打乱。K210 完成录入后将人脸加入数据库，随后的摄像头帧仍在持续识别同一张脸，于是立即再次返回识别成功帧；当前 STM32 代码收到一次就播放一次，所以两条语音会紧接着出现，持续识别时还可能重复播报。
课程在本节末尾只提出下一步要增加判断或延时，尚未实现。用于抑制重复识别的 5 秒时间判断、识别成功标志以及开门控制，都属于下一节内容。
若完全无语音，可按链路从前到后排查：
| 现象 | 优先检查 |
|---|---|
find uart2 failed! / find uart3 failed! | board.h 使能宏、引脚宏和工程是否重新编译下载 |
| 按键日志存在，但 K210 无动作 | PA2→K210 RX、波特率、共地及实际发送的 4 字节帧 |
| K210 已返回，但 STM32 不处理 | K210 TX→PA3、返回帧是否以 AF 开头并恰好为 4 字节 |
| STM32 已命中分支，但 SU-03T 不播报 | PB10→B6、共同 GND、SU-03T 供电、115200 8N1 和 5 字节 HEX 帧 |
| 录入后立即重复播识别成功 | 当前程序缺少事件抑制，属于本节已确认、下节处理的问题 |