STM32F4を弄る(5) PCとシリアル通信受信編

こん○○は、よふかしわーくすの、よふかしさんです
5回目はBlack Pillと呼ばれるWeAct製かそれ系のSTM32F411を使って
Cube環境でPCとのシリアル通信受信編をやってみます

特に今回はSTM32F411に搭載されているUSB機能と、
Black Pillに搭載されているUSB Type-Cポートを使用、それ以外のデバイスを使用しないで
VCP（Virtual COM Port）で通信してみたいと思います

今回使用している開発環境は、
CubeMX：Version 6.13.0
CubeIDE：Version 1.17.0
で解説していきます

シリアル受信の動作確認方法の検討
CubeIDEでシリアル受信コードを書いていく
解説
終わりに

シリアル受信の動作確認方法の検討

LチカはLEDを見れば動作がわかりますし、
PCへのシリアル送信は、TeraTermの画面上に任意の文字列を表示させることで動作確認できました
マイコンでのシリアル受信の場合、受信したことを簡単に示すものが何もないので
（ArduinoだとRxのLEDが光ったりしますが、Black Pillにはない）
何らか目視でわかる動作をする様に設計していきたいと思います

といっても、まだまだBlack Pill単体で使っていきたいので、TeraTermとLEDだけで実現しよう、
ということで、今回は下記の仕様でやっていきたいと思います

TeraTermからマイコンに文字列を送信する
マイコンで受信した文字列が”LED ON\n”の場合、LEDを点灯する
マイコンで受信した文字列が”LED OFF\n”の場合、LEDを消灯する
受信した文字列はPCにそのまま送信し返す

さらに前回からの続きとしては、

0.5s間隔のLチカはやめる
05s間隔のシリアル送信はやめる

とします

CubeIDEでシリアル受信コードを書いていく

まずは、前回までの処理をコメントアウトします

  /* USER CODE BEGIN 2 */

//  char Tx_Buf[] = "Hello World\r\n";

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
//	HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin);
//
//	CDC_Transmit_FS(Tx_Buf, strlen(Tx_Buf));

	HAL_Delay(500);
  }
  /* USER CODE END 3 */

今回は編集ファイルをミニマムにするために、usbd_cdc_if.cのみを編集していくことにします
まずは、受信バッファのサイズをdefine定義

/* USER CODE BEGIN PRIVATE_DEFINES */

#define RX_BUFFER_SIZE (64)

/* USER CODE END PRIVATE_DEFINES */

仕様に基づくオリジナルコードを追加

/* USER CODE BEGIN PRIVATE_FUNCTIONS_DECLARATION */

static void RxCommand(uint8_t* Buf, uint32_t *Len);
static void ProcessCommand(uint8_t *command);

/* USER CODE END PRIVATE_FUNCTIONS_DECLARATION */


static void RxCommand(uint8_t* Buf, uint32_t *Len)
{
	uint8_t received_char;

	static uint8_t USB_CommandBuffer[RX_BUFFER_SIZE + 1]; // 受信コマンドバッファ + ヌル文字
	static uint32_t USB_CommandLength = 0;                // 現在のコマンド長

	for (uint32_t i = 0; i < *Len; i++)
	{
		received_char = Buf[i];

		// 改行コード（\n または \r）でコマンドを判定
		if (received_char == '\n' || received_char == '\r')
		{
			// 受信データをコマンドとして処理
			USB_CommandBuffer[USB_CommandLength] = '\0'; // ヌル文字追加
			ProcessCommand(USB_CommandBuffer);

			// コマンドバッファをリセット
			USB_CommandLength = 0;
		}
		else
		{
			// バッファにデータを追加（オーバーフロー防止）
			if (USB_CommandLength < RX_BUFFER_SIZE)
			{
				USB_CommandBuffer[USB_CommandLength++] = received_char;
			}
		}
	}

	CDC_Transmit_FS(Buf, *Len); // 受信データをそのままPCに返す
}

static void ProcessCommand(uint8_t *command)
{
    if (strcmp((char *)command, "LED ON") == 0)
    {
        HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET); // LED ON
    }
    else if (strcmp((char *)command, "LED OFF") == 0)
    {
        HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET);   // LED OFF
    }
    else
    {
        // 何もしない
    }
}

USB VCPの受信関数にオリジナル関数のコールを追加

static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */

  RxCommand(Buf, Len); // 追加

  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);
  USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 6 */
}

解説

USB VCPは最大のバッファが64Byteなので、それに従ってバッファサイズは64Byteにしています
RxCommand関数では基本的に、
USB VCPで受信したデータを1ByteずつUSB_CommandBufferに溜めていくのと同時に、
CDC_Transmit_FS関数を使用して受信データをそのままPCに返していきます

改行コードを受信したらUSB_CommandBufferには改行コードを入れずにヌル文字を入れます

ProcessCommand関数では受信文字列に応じて、LEDをON/OFFします
ここでは、strcmp関数を使って文字列を判定しているので、先の通りヌル文字を追加しています

TeraTermの設定→端末を開いて、改行コードの受信、送信ともにLFに変更しておきます
（CRだと行頭に戻ってしまうので、表示上も改行させるためにLFにする）