STM32三通道串口数据显示器

一个基于STM32F103C8T6的实用工具，可同时监控、解析并显示三个独立UART串口通道的数据流，并通过OLED屏幕与交互菜单进行可视化。

演示视频在附件中。

🎯 项目简介

在嵌入式开发、通信调试或设备监控过程中，常常需要同时观察多个串口的数据。本项目就是为了解决这个痛点而生。它使用一颗常见的STM32F103C8T6作为主控，驱动一个0.96英寸OLED屏幕，能够实时监听、处理并显示来自三个独立UART通道（USART1/2/3）的数据。

项目核心特点是智能、直观、可配置。它不仅能显示原始数据，还能自动识别数据是可读文本还是二进制流（自动以十六进制格式化显示）。用户可以通过简单的按键在通道间切换，并进入设置菜单调整各项参数，使其能够灵活适配各种调试场景。

✨ 功能亮点

• 三通道独立监控：真正同时监听USART1、USART2、USART3，数据接收互不干扰。

• 智能数据显示：自动判断数据为ASCII文本或二进制，并选择最佳显示格式（文本或Hex）。

• 交互式配置菜单：通过按键进入多层菜单，可动态配置：

  • 串口参数（波特率、数据位、停止位、校验位）

  • 显示参数（刷新频率、数据识别模式）

• 清晰的用户界面：

  • 顶部状态栏显示当前通道、数据类型和接收统计。

  • 主区域分页显示数据内容，长数据支持滚动。

  • 底部状态栏显示数据长度和刷新时间。

• 即时响应：优化的软件架构确保按键操作和数据刷新无肉眼可见延迟。

🛠️ 硬件设计详解

核心组件

核心电路

• 主控MCU：STM32F103C8T6，运行于72MHz，提供充足的性能处理三路串口数据流。

• 供电：采用5V USB输入，经线性稳压芯片降压至3.3V供电。（此处16pin-TypeC可以更换为6pin-TypeC，主要看你手上有什么物料。因为目前电路中只需要TypeC提供供电而已，即VBUS和GND）

• 人机交互部分：由按键电路和oled显示屏组成。

• PCB：

串口通信接口

1. USART1：引脚 PA9 (TX), PA10 (RX)

2. USART2：引脚 PA2 (TX), PA3 (RX)

3. USART3：引脚 PB10 (TX), PB11 (RX)
   内部TX、RX已与接口处交换，可直接连接到TTL电平的串口设备的对应收发引脚。

人机交互部分

• 显示：采用0.96英寸OLED显示屏，I2C接口（SCL: PB8, SDA: PB9），分辨率128x64，兼顾显示信息量与功耗。

• 输入：三个直插按键，分别定义为“上翻”、“下翻”、“确认/设置”，连接至PA5、PA6、PA7，电路为上拉输入模式。

💻 软件设计架构

项目采用清晰的分层与模块化设计，便于理解和二次开发。代码结构以及编写逻辑参考了up主@江协科技 的32单片机串口+OLED显示屏+非阻塞式按键代码以及up主@梦想做游戏的电工薯 的多级菜单代码。

Project/
├── main.c                 # 主程序入口，调度器
├── serial.c/.h           # 串口管理器（核心通信模块）
├── oled_display.c/.h     # 显示引擎（UI渲染核心）
├── key.c/.h              # 按键管理器（状态机实现）
├── timer.c/.h            # 定时器服务（时基）
└── delay.c/.h               # 配置文件
other    ├── stm32f10x_it.c    # 中断服务程序
             └── system_stm32f10x.c

核心模块

• 主循环 (main.c)：协调调度所有任务，包括按键扫描、数据处理、显示更新。

• 串口管理器 (serial.c/.h)：初始化三路串口，配置中断服务程序，实现高效、可靠的数据接收与缓冲区管理。

• 显示引擎 (oled_display.c/.h)：最核心的模块之一。负责：

  • 驱动OLED底层绘制

  • 管理多种显示界面（数据显示、菜单、设置）

  • 实现数据格式化（文本截断、Hex转换、滚动算法）

• 按键管理器 (key.c/.h)：实现状态机，精准识别单击、长按、连发等操作，为菜单交互提供基础。

• 定时器服务 (timer.c/.h)：提供时基，用于按键防抖、界面刷新定时、滚动动画计时。

工作流程

1. 中断驱动数据接收：任意串口收到数据，立即触发中断，将数据存入对应通道的缓冲区。

2. 主循环数据处理：主循环检测到数据接收标志，调用显示模块的UpdateUARTData函数。该函数执行智能识别（判断是否为可打印文本），并将结果格式化后存入显示缓冲区。

3. 界面刷新：显示模块根据内部状态（正常模式、菜单模式、编辑模式）和定时器，将显示缓冲区的内容渲染到OLED屏幕上。

4. 按键交互：按键状态机运行，任何操作都会触发状态切换或参数修改，并请求屏幕立即刷新，实现流畅的交互反馈。

⚙️ 快速开始

1. 硬件准备：元器件、焊接工具、数据线等。

2. 软件编译：使用Keil uVision 5打开工程文件，确认芯片型号和调试器配置正确，编译项目。

3. 程序烧录：通过ST-LINK或串口将编译好的固件烧录至单片机。

4. 连接使用：为设备供电，将需要监控的TTL串口设备连接到对应的UART引脚上，即可在屏幕上观察数据。

5. 老生常谈：使用STM32最小系统板进行功能验证时一切正常，PCB板验证时出现过显示迟滞的现象，解决方案是更换8MHz晶振的起振电容，由20pF改为10pF（不过我的板子问题感觉应该是单片机芯片晶振那边的引脚没上到锡，笑死，因为是我用60W便宜烙铁纯手焊的，难免会有点漏洞，不过补焊了一下就好了，完美起振完美运行）。目前已更新2.0（DMA）和3.0（掉电记忆）版本代码，其中3.0掉电记忆功能暂未完善，有兴趣的可以自行补充，若只是使用者建议烧录1.0版本代码使用即可，在使用层面上1.0和2.0版本无异，感兴趣的小伙伴也可以自行优化代码或界面，实现更强大的功能效果，不出意外的话这个项目对于我来说目前状态就属于是结束了。

📄 许可

本项目采用 GPL 3.0 开源协议。您可以自由地使用、修改和分发本项目的代码与设计，但如果您分发修改后的版本，也必须基于相同的GPL 3.0协议开源。