前言

在人机交互系统开发中，串口屏（HMI）与单片机（MCU）的通讯，本质上是主机（MCU）和从设备（屏）之间的数据交换。

以三易串口屏开发架构来看，通讯主要分为两种模式：

系统指令通讯模式（ASCII指令方式）

自定义协议通讯模式（二进制协议方式）

两种模式均适配市面主流单片机开发平台，包括：

• Keil MDK（STM32、51、GD32等）
• STM32CubeIDE
• Arduino IDE
• ESP-IDF（ESP32官方开发环境）
• （扩展）IAR Embedded Workbench

其底层本质一致：

单片机程序 → UART发送数据 → 串口屏接收解析 → 更新控件

一、串口屏通讯基本原理

1.1 硬件连接

通常使用UART：

MCU TX ----> LCD RX

MCU RX <---- LCD TX

GND ------ GND

典型参数：

• 115200
• 8 Data Bits
• 1 Stop Bit
• No Parity

二、方式一：系统指令通讯

2.1 协议格式

ASCII格式：

命令 + 参数 + \r\n

结束符：

0D 0A

例如：

页面切换

page 0\r\n

设置控件值

wset numVf.valf 3.45\r\n

wset numA.val 120\r\n

wset text.txt "电量充足"\r\n

查询属性

wget numA.val\r\n

模拟按键触发

click button0\r\n

2.2 返回数据解析

条件	只有当系统变量bkcmd为非0的时候才会返回指令执行成功或者失败数据。
格式	返回指令格式为 命令码(1字节)+参数(长度随命令码而不同)+结束符(2字节，\r\n)
数据	所有指令名以及参数全部16进制数据，非ASCII数据，便于软件解析。

命令码	含义	格式	参数说明
0x00	指令执行结果	执行结果代码 +返回数据 +结束符（\r\n）	执行结果代码：1字节 0x00  指令执行成功 0x01  命令码无效（指令第一个字符串无效） 0x02  指令参数1无效（指令第二个字符串无效） 0x03  指令参数2无效（指令第三个字符串无效） 0x04  指令参数3无效（指令第四个字符串无效） 0x05  指令参数4无效（指令第五个字符串无效） 0x06  指令参数5无效（指令第六个字符串无效） 0x07  指令参数个数错误 0x08  串口接收超时
	说明： 命令执行结果返回值，主要用于客户取得串口屏控件的属性值，响应客户发送的命令，如果客户发送的指令有错，例如命令码拼写错误，属性名称拼写错误，属性名称拼写错误等，造成串口屏不能解析，将返回不同的错误码，方便客户查错。 只有当系统变量bkcmd为非0的时候才会返回指令执行成功或者失败数据。 这个命令提供了一种客户的调试命令的方式，大部分情况下，在调试完毕后，都会把系统变量bkcmd置0，不会收到此命令。 举例：如果客户发送指令的命令码拼写错误，返回：“00010d0a”。解释：从左到右，00 表示返回的命令码，01表示命令码无效，0d表示 \r，0a表示 \n。
0x01	整数返回	0x01+4字节整数+结束符	4字节整数：4字节小端模式存储，低字节在前
0x02	小数返回	0x02+4字节小数+结束符	4字节小数：4字节小端模式存储，低字节在前
0x03	字符串返回	0x03+字符串+结束符	字符串：GBK编码
	返回结果包括客户发起的命令执行情况和需要返回的数据。执行情况即执行结果，需要返回的数据主要是取串口屏控件属性的值。值的类型为整数，小数，字符串。 举例：获取按钮1的x坐标。发送指令“wget button1 x\r\n”，返回为：“01880000000d0a” 解释：01 表示返回值为整数；88000000表示位buttton1的 x坐标，低字节在前的格式；0D0A是命令结束符。 如果系统变量bkcmd没有设置为0，这个指令会接收到两个返回指令，“00000d0a”，和“01880000000d0a”，第一个指令表示命令执行成功，第二个指令是用户需要的结果。如果系统变量bkcmd设置为0，则只返回第二个指令（默认不返回执行成功或失败）。

三、Keil MDK 与串口屏通讯

3.1 串口发送函数

3.2 发系统指令

3.3 注意事项

每条指令间建议加微延时：

delay_ms(1);

避免命令粘连。

四、STM32CubeIDE 与串口屏通讯

五、Arduino IDE 与串口屏通讯

示例

void setup()

{

Serial.begin(115200);

}

void loop()

{

Serial.println("wset temp.val 25");

delay(500);

println自动补：

\r\n

非常适合快速验证。

六、ESP-IDF（ESP32）通讯

UART配置

uart_config_t cfg={

.baud_rate=115200,.data_bits=UART_DATA_8_BITS,.parity=UART_PARITY_DISABLE,.stop_bits=UART_STOP_BITS_1

};

发送指令

char *cmd="wset led.val 1\r\n";

uart_write_bytes(UART_NUM_1,cmd,strlen(cmd));

七、IAR开发平台

与Keil本质一致。

printf("page 1\r\n");

重定向printf即可驱动屏。

八、自定义协议通讯（推荐）

系统指令适合简单界面。

复杂项目推荐自定义协议。

8.1 协议格式

示例协议：

帧头 命令 数据 CRC

A5 43 01 xxxx xxxx

命令定义：

• 01 电压
• 02 电流
• 03 SOC

数据小端：

低字节在前

高字节在后

CRC16多项式：

8005

8.2 MCU组帧发送

Keil代码：

str[0]=0xA5;

str[1]=0x43;

str[2]=0x01;

str[3]=V&0xff;

str[4]=V>>8;

crc=Get_CRC16(5,str);

str[5]=crc&0xff;

str[6]=crc>>8;

USART_OUT(str,7);

发送：

A5 43 01 7C 01 91 86

代表：

3.80V

九、屏端协议解析

十、主机与屏双向通讯

MCU→屏

• 显示参数
• 切页
• 改图片
• 触发事件

屏→MCU

屏脚本：

uartSend("START");

发送字节：

byte a[5]={01,02,03,04,05};

uartSendBytes(a,0,5);

MCU解析：

if(strcmp(rx,"START")==0)

{

motor_run();

}

形成双向交互。

十一、开发平台对比

十二、两种通讯模式对比

系统指令模式

优点：

• 简单
• 不设计协议
• 调试方便

缺点：

• 数据量大效率低
• 多控件更新麻烦

示例：

wset numVf.valf 3.45

wset numA.val 120

wset psoc.val 95

三条指令。

自定义协议模式

优点：

• 一帧可更新多个控件
• 效率高
• 更适合量产项目

推荐优先使用。

十三、通讯常见问题

1 白屏但程序正常

排查：

• TX/RX接反
• 波特率错误
• MCU IO被击穿
• 命令没带\r\n
• 多条指令粘连  

2 中文乱码

编码一致：

VP工程 GBK

Keil GB2312/GBK

否则中文异常。

3 自定义协议无响应

检查：

• 帧头
• 长度
• CRC
• 小端格式

十四、完整实例架构（推荐）

MCU层

├─串口驱动

├─协议组帧

├─CRC校验

屏端

├─协议解析器

├─控件刷新

├─触摸事件回传

这是当前串口屏最典型架构。

总结

主流单片机开发平台，无论是：

• Keil
• STM32CubeIDE
• Arduino IDE
• ESP-IDF
• IAR

与串口屏通讯本质一致，都是UART数据收发。

区别只是：

• 发送函数写法不同
• 底层驱动不同

而通讯模型只有两种：

• 系统指令
• 自定义协议

如果界面简单，用系统指令；

如果项目量产，建议自定义协议+协议解析器方案。

系统指令通讯模式（ASCII指令方式）

自定义协议通讯模式（二进制协议方式）

两种模式均适配市面主流单片机开发平台，包括：

• Keil MDK（STM32、51、GD32等）

• STM32CubeIDE

• Arduino IDE

• ESP-IDF（ESP32官方开发环境）

• （扩展）IAR Embedded Workbench

其底层本质一致：

单片机程序 → UART发送数据 → 串口屏接收解析 → 更新控件