ubuntu 上位机 编写C++ 与stm32 进行串口通信，读写数据， 读取的数据存储在一个vector中

<think>好的，用户想要在Ubuntu上用C++编写上位机程序，与STM32进行串口通信，并且把读取的数据存储到vector中。首先，我需要确认用户的需求细节。他们可能是在做一个嵌入式项目，比如数据采集或控制，STM32作为下位机负责传感器数据的上传，而上位机需要接收这些数据并进行处理或存储。 用户可能已经具备一定的C++基础，但可能对Linux下的串口编程不太熟悉。需要提供一步步的指导，包括串口配置、读写操作以及数据存储。同时，用户提到使用vector，说明他们希望动态管理接收到的数据，可能需要实时处理或后续分析。 接下来，我需要考虑Ubuntu下的串口通信库。常见的有使用Linux系统调用（如termios）或者第三方库如Boost.Asio。对于新手来说，系统调用可能更直接，不需要额外安装库，但代码可能稍复杂。Boost.Asio虽然功能强大，但需要安装Boost库，可能会增加复杂度。根据用户的情况，可能更适合使用termios，因为依赖较少，更适合嵌入式开发环境。 然后，需要详细说明如何配置串口参数：波特率、数据位、停止位、校验位等，这些需要与STM32端的设置一致。例如，常用的设置是115200波特率，8数据位，1停止位，无校验。用户可能需要根据实际情况调整这些参数。 读写部分，需要分同步和异步。对于简单的应用，同步读写可能足够，但如果有大量数据或需要实时处理，可能需要异步读写。不过，用户的需求是存储到vector中，可能同步读取更简单。需要注意缓冲区管理，避免数据丢失或溢出。 数据存储方面，使用vector来动态添加接收到的数据，需要注意线程安全。如果在主循环中读取并存储，可能不需要多线程。但如果使用异步读取，可能需要锁机制来保护vector的访问。 可能的错误点包括串口权限问题。在Linux下，普通用户可能需要加入dialout组才能访问串口设备，或者使用sudo。需要提醒用户检查/dev/ttyUSB0或ttyACM0的权限，避免运行时出现权限拒绝的错误。 另外，STM32端的代码也需要正确配置USART，确保数据格式和发送频率与上位机匹配。可能需要建议用户先测试STM32的串口发送功能，例如用串口调试工具确认数据正确传输，再编写上位机程序。 代码结构方面，应该提供一个简单的例子，包括打开串口、配置参数、读取数据并存入vector的步骤。可能需要循环读取，每次读取一定字节，解析后存储。例如，如果STM32发送的是以换行符结尾的字符串，可以按行读取；如果发送的是二进制数据，可能需要定义帧结构，处理粘包问题。 还需要考虑错误处理，比如串口打开失败、读取错误等情况，确保程序健壮性。此外，数据解析部分，用户可能需要将接收的字节流转换为实际的数据类型，比如整数、浮点数等，这取决于STM32发送的数据格式。 最后，测试和调试是关键。建议用户逐步测试每个部分，先确保能打开串口，然后测试读取数据是否正确，再验证vector存储是否正常。可能使用printf或日志输出vector的内容，或者写入文件进行验证。 总结下来，用户的真实需求是实现Ubuntu与STM32的稳定串口通信，并可靠地存储数据。可能需要详细的代码示例、配置步骤和调试建议，帮助他们一步步实现目标，避免常见的陷阱如权限问题、配置错误和数据解析错误。</think>以下是基于**Ubuntu上位机**通过**C++**与**STM32**实现串口通信的完整指南，包含代码示例和关键步骤解析： --- ### 一、开发环境准备 #### 1. 硬件连接 - STM32开发板通过**USB转TTL模块**连接Ubuntu主机（设备路径通常为`/dev/ttyUSB0`或`ttyACM0`） - 确保双方**波特率一致**（如115200） #### 2. 系统权限配置 ```bash sudo usermod -aG dialout $USER # 将当前用户加入串口组 sudo reboot # 重启生效 ``` #### 3. 安装必要工具 ```bash sudo apt install g++ libserial-dev # 安装C++编译器及串口库（或使用系统自带termios） ``` --- ### 二、C++串口通信核心代码 #### 1. 使用`termios`系统级API（无需额外库） ```cpp #include <fcntl.h> #include <termios.h> #include <unistd.h> #include <vector> class SerialPort { private: int fd; std::vector<uint8_t> rx_buffer; // 存储接收数据的vector public: SerialPort(const char* port, int baudrate = B115200) { fd = open(port, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); if (fd == -1) throw std::runtime_error("无法打开串口"); struct termios options; tcgetattr(fd, &options); cfsetispeed(&options, baudrate); cfsetospeed(&options, baudrate); options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD); options.c_cflag &= ~PARENB; // 无校验 options.c_cflag &= ~CSTOPB; // 1位停止位 options.c_cflag &= ~CSIZE; options.c_cflag |= CS8; // 8数据位 options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); // 原始模式 tcsetattr(fd, TCSANOW, &options); } // 读取数据到vector void readData() { uint8_t buffer[256]; int n = read(fd, buffer, sizeof(buffer)); if (n > 0) { rx_buffer.insert(rx_buffer.end(), buffer, buffer + n); } } // 发送数据 void sendData(const std::vector<uint8_t>& data) { write(fd, data.data(), data.size()); } ~SerialPort() { close(fd); } }; ``` #### 2. 使用`libserial`库（简化开发） ```cpp #include <libserial/SerialPort.h> #include <vector> LibSerial::SerialPort sp; std::vector<uint8_t> rx_data; sp.Open("/dev/ttyUSB0"); sp.SetBaudRate(LibSerial::BaudRate::BAUD_115200); sp.SetCharacterSize(LibSerial::CharacterSize::CHAR_SIZE_8); sp.SetFlowControl(LibSerial::FlowControl::FLOW_CONTROL_NONE); // 读取数据到vector LibSerial::DataBuffer buffer = sp.Read(256); rx_data.insert(rx_data.end(), buffer.begin(), buffer.end()); ``` --- ### 三、STM32端关键配置（基于HAL库） ```c // CubeMX配置：启用USART1，波特率115200，8N1 void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if (huart->Instance == USART1) { // 接收数据到缓冲区 HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx_byte, 1); // 持续接收 } } // 发送数据示例 uint8_t tx_data[] = {0xAA, 0x55, 0x01}; HAL_UART_Transmit(&huart1, tx_data, sizeof(tx_data), 100); ``` --- ### 四、数据帧协议设计建议 | 字段 | 长度(字节) | 说明 | |------------|------------|--------------------| | 帧头 | 2 | 固定0xAA55 | | 数据长度 | 1 | 后续数据长度 | | 数据载荷 | N | 实际传输数据 | | 校验和 | 1 | 所有字节累加和取低8位 | **解析示例**： ```cpp void parseData(std::vector<uint8_t>& buffer) { while (buffer.size() >= 4) { // 至少包含帧头+长度+校验 if (buffer[0] == 0xAA && buffer[1] == 0x55) { uint8_t length = buffer[2]; if (buffer.size() >= 3 + length + 1) { // 计算校验和 uint8_t checksum = std::accumulate(buffer.begin()+2, buffer.begin()+3+length, 0); if (checksum == buffer[3+length]) { // 提取有效数据 std::vector<uint8_t> payload( buffer.begin()+3, buffer.begin()+3+length ); processPayload(payload); // 用户自定义处理函数 // 删除已处理数据 buffer.erase(buffer.begin(), buffer.begin()+4+length); } } } else { buffer.erase(buffer.begin()); // 丢弃无效数据 } } } ``` --- ### 五、完整工作流程 1. **初始化连接** ```cpp try { SerialPort sp("/dev/ttyUSB0"); while (true) { sp.readData(); parseData(sp.rx_buffer); // 实时解析 // 发送示例 std