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【Zephyr 系列 4】串口通信进阶：打造自己的 AT 命令框架

news 2025/8/17 13:04:03

🧠关键词：Zephyr、UART、串口通信、AT命令、Shell、RTOS
📌适合人群：希望开发设备控制协议、调试接口、CLI 命令的嵌入式开发者

🎯 本篇目标

使用 Zephyr 提供的 UART API 与 Shell 模块
实现一套可扩展的 AT+CMD 风格串口命令框架
支持查询、设置两类命令：如 AT+LED=ON、AT+STATUS?

📦 环境与硬件

项目	描述
硬件	STM32F103C8T6 / Arduino MEGA 等 Zephyr 支持平台
工具链	Zephyr SDK + west
串口终端	minicom / screen / serial monitor

🏗 项目结构

zephyr-atcmd/
├── app/
│   ├── src/
│   │   ├── main.c
│   │   ├── at_cmd.c
│   │   └── at_cmd.h
│   ├── prj.conf
│   └── CMakeLists.txt

🧠 思路简述

使用 uart_poll_in() 从串口读取字符
每次读取直到遇到 \n 为止，组成完整 AT 命令
解析出命令类型（SET/READ）和参数
通过 strcmp() 分发到相应 handler 函数处理

📄 `main.c`

#include "at_cmd.h"void main(void) {printk("AT Command Framework Start\n");at_cmd_init();while (1) {at_cmd_poll(); // 持续处理串口输入k_msleep(10);}
}

📄 `at_cmd.h`

#ifndef AT_CMD_H
#define AT_CMD_Hvoid at_cmd_init(void);
void at_cmd_poll(void);#endif // AT_CMD_H

📄 `at_cmd.c`

#include <zephyr.h>
#include <device.h>
#include <drivers/uart.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include "at_cmd.h"#define BUF_SIZE 64
static char input_buf[BUF_SIZE];
static int input_pos = 0;
static const struct device *uart;void at_cmd_init(void) {uart = DEVICE_DT_GET(DT_CHOSEN(zephyr_console));if (!device_is_ready(uart)) {printk("UART not ready\n");}
}static void handle_cmd(const char *cmd) {if (strcmp(cmd, "AT+LED=ON") == 0) {printk("LED turned ON\n");// todo: 实际控制 LED} else if (strcmp(cmd, "AT+LED=OFF") == 0) {printk("LED turned OFF\n");} else if (strcmp(cmd, "AT+STATUS?") == 0) {printk("STATUS: OK\n");} else {printk("ERR: Unknown command [%s]\n", cmd);}
}void at_cmd_poll(void) {uint8_t c;while (uart_poll_in(uart, &c) == 0) {if (c == '\r') continue;if (c == '\n') {input_buf[input_pos] = '\0';handle_cmd(input_buf);input_pos = 0;} else if (input_pos < BUF_SIZE - 1) {input_buf[input_pos++] = c;}}
}

📄 `prj.conf`

CONFIG_SERIAL=y
CONFIG_CONSOLE=y
CONFIG_UART_CONSOLE=y
CONFIG_PRINTK=y

🔌 测试串口命令

使用串口终端连接开发板，例如：

screen /dev/ttyUSB0 115200

尝试输入以下命令：

AT+LED=ON
AT+LED=OFF
AT+STATUS?
AT+FOO

输出结果类似：

LED turned ON
LED turned OFF
STATUS: OK
ERR: Unknown command [AT+FOO]

📚 拓展建议（进阶方向）

目标	技术
添加 `AT+PWM=xxx` 控制	参数提取与类型转换
支持 `AT+RESET` 重启 MCU	调用 `sys_reboot(SYS_REBOOT_COLD)`
支持 JSON/Hex 等格式	字符串预处理与编码解析
使用 ringbuffer 替代临时缓冲区	增强稳定性和线程安全
将 Shell + AT 模块合并	支持双模式：手动命令 / 系统调试