TIPS: 米醋工作室学习笔记，本博客仅学习交流，不提供相关资源
Date:2025.1.24
Shell的组成部分
串口上位机：
普通模式
终端模式
Shell实现的功能：
输入回显功能：在终端中输入（发送）什么字符，就要在终端中显示对应的字符，本质上是单片机对接收到字符的储存。
命令功能判断功能：
单片机什么时候执行命令判断？
- 当终端按下”回车或换行键“，对应的字符为KaTeX parse error: Expected group as argument to '\r' at end of input: \r和KaTeX parse error: Undefined control sequence: \n at position 1: \̲n̲
PS：对命令行判断的过程需要在字符串数组末尾加上KaTeX parse error: Undefined control sequence: \0 at position 1: \̲0̲字符，C语言中的字符串为\0结尾，这样做保证了字符串的标准性
函数指针的设计方法：因为我们通常情况下需要定义比较多的命令，如果一个一个去写，代码就会显得比较臃肿，可以通过定义函数指针和函数名的结构体，提高程序的接口化和可拓展性。
退格键：
- 按下Backspace键，主机给单片机发送字符\b
- 单片机回传 ‘\b’ ‘空格’ ‘\b’ 三个字符。
- \b：假设当前终端上显示字符串
hello，光标从o之后移动到o之前。- 空格：空格覆盖原来的
o，此时光标向右移动一位。- \b：光标左移一位，这样，字符串显示
hell，并且光标刚好在末尾的l之后。TAB键（自动补全）：
输入TAB，Shell能够自动关联命令，并给出提示。
第一次按下：轮询匹配
- 对终端显示的字符串进行判断，查询匹配项
- 如果有匹配项，则默认选择第一个命令，并向终端打印所有命令。
第二次按下：进行匹配
历史命令：
- 上键：
- 下键：
PS：使用指针数组，减小访存开销。
开发过程问题汇总
1. 调用自定义串口重定向函数（my_printf），在任务较多时，单片机发生死机/卡顿
问题原因：
我们首先看一下my_printf这个函数的内容
int my_printf(UART_HandleTypeDef *huart, const char *format, ...) { char buffer[512]; va_list arg; int len; va_start(arg, format); len = vsnprintf(buffer, sizeof(buffer), format, arg); va_end(arg); HAL_UART_Transmit(huart, (uint8_t *)buffer, (uint16_t)len, 0xFF); return len; }其中
HAL_UART_Transmit(huart, (uint8_t *)buffer, (uint16_t)len, 0xFF);：
HAL_UART_Transmit()是 STM32 HAL 库中用于串口发送数据的函数。它用于通过 UART 发送指定长度的数据缓冲区内容。HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);函数参数解释：
UART_HandleTypeDef \*huart:
- 类型：指向
UART_HandleTypeDef类型的指针。- 作用：该参数是用于指定所使用的 UART 句柄，也就是你配置并初始化的串口。通过该句柄，函数知道要使用哪个串口进行数据传输。
uint8_t \*pData:
- 类型：指向
uint8_t类型的指针。- 作用：这是一个指向数据缓冲区的指针，数据缓冲区包含要通过 UART 发送的数据。你将要发送的内容需要通过这个指针传递。
uint16_t Size:
- 类型：
uint16_t。- 作用：要发送的数据的大小，以字节为单位。
Size表示你想发送的数据缓冲区的长度。uint32_t Timeout:
- 类型：
uint32_t。- 作用：指定一个超时时间（以毫秒为单位）。如果 UART 发送数据需要超过这个时间，则会触发超时错误。
0xFF是一个特殊的超时时间值，通常表示“没有超时”或“无限等待”。因此，在你的例子中，Timeout被设置为0xFF，表示该函数调用将一直等待，直到数据传输完成为止，不会因超时而返回。返回值：
HAL_OK：函数成功执行，数据发送完成。HAL_ERROR：函数执行失败，可能是由于硬件问题或其他错误。HAL_BUSY：串口忙，当前无法执行此操作。HAL_TIMEOUT：数据传输超时。解释：
在你的代码中：
HAL_UART_Transmit(huart, (uint8_t *)buffer, (uint16_t)len, 0xFF);
huart：是一个指向UART_HandleTypeDef的指针，它表示 UART 设备的句柄，通常是在初始化时配置的。(uint8_t \*)buffer：这是一个指向要发送数据的缓冲区的指针，数据会从这个缓冲区中取出并通过 UART 发送。(uint16_t)len：这是一个uint16_t类型的参数，表示要发送的字节数。通常是缓冲区的长度。0xFF：表示无限超时，函数将一直阻塞，直到数据传输完成。总结：
HAL_UART_Transmit()函数会阻塞当前线程（直到传输完成），通过指定的huart对象发送len字节的数据，数据存储在buffer中。如果你希望函数在传输过程中有超时控制，可以设置合适的超时时间。如果使用0xFF（即无限超时），则函数会一直等待，直到数据传输完成。根据现象分析，
my_printf使用的是串口直接发送的原理，会直接阻塞程序，且全程CPU参与，对CPU资源的消耗较大。我们可以利用DMA+串口发送重定义的方法，优化这个函数。
在定义函数前，不要忘记在CubeMX中更新配置
volatile uint8_t dmaTxCompleteFlag = 1; // DMA 发送完成标志，初始值一定要为1 void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { dmaTxCompleteFlag = 1; // 设置标志，表示 DMA 发送完成 } /** @brief 串口打印（DMA）函数 * @param huart 串口发送句柄 * @param format 方法与printf一致 * @note 为什么要加标志位判断？ * DMA发送和CPU是异步的。 * 假设你调用了 my_printf 第一次，开始 DMA 发送数据。此时 DMA 在后台进行传输， * 而 CPU 继续执行后续的代码。没有标志位检查时，如果立即调用 my_printf 第二次， * 第二次的打印数据可能会直接覆盖在正在进行中的 DMA 传输上，导致第二次数据无法正确发送。 * * @note 为什么用while等待不用if判断？ * 举个例子，如果你用if判断发送标志位，1s/次调用此函数发送，没有任何问题 * 如果你连续两句my_printf呢？这时很可能在执行玩第一句,dma还没那么快处理完，标志位没有被重置1，第二句执行是没有效果的。 * dma因为是和cpu并行，很快就能查询到标志位，这个while其实阻塞时间极短。 * **/ int my_printf(UART_HandleTypeDef *huart, const char *format, ...) { static char buffer[512]; va_list arg; int len; while (dmaTxCompleteFlag == 0);// 如果 DMA 还未完成，等待 DMA 完成 va_start(arg, format); len = vsnprintf(buffer, sizeof(buffer), format, arg); va_end(arg); // 清除标志，表示正在开始新的传输 dmaTxCompleteFlag = 0; // 使用 DMA 发送数据 if (HAL_UART_Transmit_DMA(huart, (uint8_t *)buffer, (uint16_t)len) != HAL_OK) { return -1; // 发送失败 } return len; }上面是最终完成版本的代码，在此之前，尝试过未完善的DMA打印函数，如果我们不关心发送中断是否完成，直接使用
HAL_UART_Transmit_DMA，这个时候和之前使用HAL_UART_Transmit完全不同，因为使用DMA发送时，DMA和CPU是并行执行的，DMA和CPU也可以看成异步的，HAL_UART_Transmit_DMA不会像HAL_UART_Transmit一样阻塞等待完整的串口发送完成，它只负责清空标志位，将数据送给DMA就可以了，所以很可能会出现：DMA还没来得及处理完数，这边又调用HAL_UART_Transmit_DMA，覆盖了上一次DMA的数据，这样的话，会出现发送不完整甚至乱码的情况。如图所示：
所以我们需要对串口发送中断进行检查，进行DMA和CPU的同步机制。即只有DMA发送完成时，我们手动置一个标志位，这个时候才允许我们自定义的打印函数进行打印。DMA相当于承但了数据搬运的角色。4
修改为DMA串口发送后的结果：
- Shell运行流畅，且lcd和adc的任务不受影响
