实现Python与STM32通信方式

下面是实现Python与STM32通信方式的完整攻略：

1. 选择通信方式

在实现Python与STM32通信之前，我们需要确定通信的方式。常见的通信方式有串口通信、网络通信和蓝牙通信等。针对STM32来说，串口通信是最常见的方式，因为串口通信使用简单、可靠性高。

2. 配置STM32串口通信

在STM32上实现串口通信，我们需要配置STM32的串口模块。下面以STM32F4为例，讲解如何配置串口通信。

2.1 初始化GPIO

串口通信需要使用到GPIO引脚，我们需要先进行GPIO初始化。以串口1为例，GPIOA的9、10引脚分别对应串口1的TX和RX功能。

/* 使能GPIOA时钟 */
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

/* 初始化GPIOA的9和10引脚 */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//选择复用模式
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/* 将GPIOA的9和10引脚复用为USART1的TX和RX功能 */
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART1);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_USART1);

2.2 初始化USART模块

STM32的串口通信使用USART模块，我们需要进行USART模块的初始化。以串口1为例，波特率为115200。

/* 使能USART1时钟 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

/* 初始化USART1 */
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

/* 启动USART1 */
USART_Cmd(USART1, ENABLE);

2.3 发送和接收数据

以上操作完成后，我们就可以使用STM32的串口模块发送和接收数据了。以发送字符为例：

/* 等待串口1准备就绪 */
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET)
  ;

/* 发送字符 */
USART_SendData(USART1, 'A');

/* 等待发送完成 */
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET)
  ;

以接收字符为例：

/* 等待接收到数据 */
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET)
  ;

/* 读取接收到的数据 */
char c = USART_ReceiveData(USART1);

3. 在Python中实现串口通信

在Python中实现串口通信，我们可以使用Pyserial库。Pyserial库是Python的串口通信库，支持Windows，Linux和MacOS等系统。下面以Python3.8为例，讲解如何使用Pyserial库实现Python与STM32串口通信。

3.1 安装Pyserial库

使用pip命令安装Pyserial库：

pip install pyserial

3.2 使用Pyserial库

使用Pyserial库进行串口通信，我们需要指定串口号，波特率等参数。以Windows系统为例，串口号为“COM3”，波特率为115200。

import serial

#连接串口
ser = serial.Serial('COM3', 115200)

#发送数据
ser.write(b'A')

#接收数据
data = ser.read(1)

以上代码将连接串口COM3，然后发送字符“A”，接收1个字节的数据。

4. 示例应用

4.1 控制LED灯

在STM32上连接一个LED灯，然后使用Python控制LED的开关。以下为STM32代码：

while (1) {
  /* 接收Python发送的数据 */
  if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET) {
    char c = USART_ReceiveData(USART1);
    if (c == '1') {
      GPIO_SetBits(GPIOA , GPIO_Pin_7);
    } else if (c == '0') {
      GPIO_ResetBits(GPIOA , GPIO_Pin_7);
    }
  }
}

以上代码每次从串口中读取1个字符，如果读到的字符为“1”则打开LED灯，如果为“0”则关闭LED灯。以下为Python代码：

import serial
import time

#连接串口
ser = serial.Serial('COM3', 115200)

#开启LED灯
ser.write(b'1')
time.sleep(1)

#关闭LED灯
ser.write(b'0')
time.sleep(1)

以上代码将连接串口COM3，然后在开启LED灯1秒后关闭LED灯。

4.2 计算器

在STM32上实现一个简单的加减乘除运算器，并且使用Python进行控制。以下为STM32代码：

while (1) {
  /* 接收Python发送的数据 */
  if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET) {
    char c = USART_ReceiveData(USART1);

    /* 接收第一个操作数 */
    char op1_buf[10];
    uint8_t op1_index = 0;
    while (1) {
      if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET) {
        op1_buf[op1_index++] = USART_ReceiveData(USART1);
        if (op1_buf[op1_index - 1] == ',') {
          op1_buf[op1_index - 1] = '\0';
          break;
        }
      }
    }
    int32_t op1 = atoi(op1_buf);

    /* 接收第二个操作数 */
    char op2_buf[10];
    uint8_t op2_index = 0;
    while (1) {
      if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET) {
        op2_buf[op2_index++] = USART_ReceiveData(USART1);
        if (op2_buf[op2_index - 1] == ',') {
          op2_buf[op2_index - 1] = '\0';
          break;
        }
      }
    }
    int32_t op2 = atoi(op2_buf);

    /* 接收运算符 */
    char op;
    while (1) {
      if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET) {
        op = USART_ReceiveData(USART1);
        break;
      }
    }

    /* 进行计算 */
    int32_t result = 0;
    switch (op) {
      case '+':
        result = op1 + op2;
        break;
      case '-':
        result = op1 - op2;
        break;
      case '*':
        result = op1 * op2;
        break;
      case '/':
        result = op1 / op2;
        break;
    }

    /* 发送结果 */
    char result_buf[10];
    itoa(result, result_buf, 10);
    USART_SendString(USART1, result_buf);
    USART_SendString(USART1, "\r\n");
  }
}

以上代码每次从串口中读取3个参数：第一个和第二个操作数以及运算符，然后根据运算符进行计算，并将结果通过串口发送。以下为Python代码：

import serial
import time

#连接串口
ser = serial.Serial('COM3', 115200)

#发送运算请求：1+3
ser.write(b'1,3,+\n')

#等待结果
result = ser.readline().strip()
print(result)

以上代码将连接串口COM3，并发送1+3的运算请求，并等待STM32返回结果，并打印结果。