一、【项目名称】

Android + MCU 串口通信与设备控制系统

二、【开发团队简介】

本人主要从事嵌入式软件、Android 工控系统及 MCU 控制设备开发与调试，具备 Android 主控板与 STM32、APM32 等 MCU 控制板的实际项目开发和联调经验。

主要开发方向包括 Android AOSP 系统适配、UART 串口通信、自定义通信协议、CRC 校验、STM32/APM32 固件开发、电机及传感器控制、设备 OTA 升级及软硬件故障排查。

熟悉 Android、Linux、C/C++、Java、UART、GPIO、PWM、MQTT、HTTP 等技术，能够结合现有源码、通信协议、原理图、串口日志及实机现象进行问题定位和二次开发。

擅长已有项目的功能增加、协议修改、Bug 修复和 Android + MCU 联合调试，在尽量保持原有工程架构和功能逻辑的基础上完成针对性修改。

三、【项目亮点】

1. Android 主控与 MCU 控制板之间实现稳定的双向 UART 通信。
2. 自定义数据帧协议，支持命令字、状态数据及 CRC16 校验。
3. Android 负责业务逻辑和设备管理，MCU 负责电机、灯光、传感器等实时控制，实现软硬件分层。
4. 支持控制命令下发、设备状态反馈、传感器事件主动上报。
5. 可通过串口 TX/RX 日志快速定位 Android、协议、MCU 或外设控制链路中的异常。
6. 项目采用现有工程二次开发方式，便于旧设备升级和功能扩展。

四、【作品简介】

1. 项目背景

该项目应用于带有 Android 人机交互主控和 MCU 实时控制板的智能设备。

Android 主控主要负责用户界面、业务逻辑、网络通信、设备参数配置及运行状态显示；MCU 控制板主要负责电机、传感器、灯光、按键、编码器、舵机等实时硬件控制。

两块控制板之间通过 UART 串口进行通信，需要保证控制指令能够准确下发，同时 MCU 产生的设备状态和传感器事件能够及时反馈给 Android。

2. 项目目的

建立 Android 与 MCU 之间稳定可靠的设备通信链路，实现：

• Android 向 MCU 下发控制指令；
• MCU 根据命令执行对应硬件动作；
• MCU 将设备状态及传感器事件反馈 Android；
• 支持数据完整性校验；
• 出现通信或设备动作异常时能够快速进行日志分析和故障定位。

3. 主要功能

系统支持的控制内容根据实际设备配置进行扩展，主要包括：

• 电机启动、停止及方向控制；
• 光电传感器状态检测；
• LED 灯光控制；
• 按键及编码器输入采集；
• 舵机等执行器控制；
• MCU 状态主动上报；
• Android 控制命令下发；
• UART 数据解析及 CRC16 校验；
• 异常通信数据过滤和调试日志输出。

4. 应用场景

该架构适用于：

• 自动售货及自助设备；
• 娱乐设备；
• 工控终端；
• 智能硬件；
• Android 人机界面 + MCU 实时控制设备；
• 已有设备的控制系统升级及二次开发。

五、【系统构架图】

系统采用 Android 主控与 MCU 控制板分层架构。

 Wi-Fi / 网络
                       │
                       ▼
                Android 主控
           界面 / 业务 / 状态管理
                       │
                  UART 串口
                       │
                       ▼
                 MCU 控制板
             STM32 / APM32
                       │
        ┌──────────────┼──────────────┐
        │              │              │
       电机          传感器          LED
        │              │              │
      舵机         按键/编码器      其他外设 Android 负责高层业务处理，MCU 负责实时硬件控制，通过自定义串口协议完成两个系统之间的数据交互。

六、【硬件部分的描述】

1. 硬件组成

系统主要由以下部分组成：

• Android 主控板；
• STM32/APM32 MCU 控制板；
• UART 通信接口；
• 电机驱动接口；
• 光电传感器接口；
• LED 灯光接口；
• 按键/编码器输入接口；
• 舵机或其他执行器接口；
• 设备电源模块。

Android 主控板与 MCU 控制板之间通过 UART 进行数据通信。

MCU 根据 Android 下发的控制命令驱动对应外设，同时实时检测传感器、按键等输入状态，并将事件结果反馈至 Android。

2. 系统工作过程

设备启动后，Android 与 MCU 分别完成初始化。

Android 根据业务逻辑向 MCU 发送设备控制数据，MCU 接收到完整数据帧后进行协议解析和 CRC 校验。

校验通过后，根据命令字进入对应功能处理程序，例如启动电机、停止电机、控制灯光或读取设备状态。

当传感器触发或设备状态发生改变时，MCU 根据协议主动组帧，并通过 UART 将状态反馈给 Android。

Android 对返回数据进行解析后更新设备状态或继续执行对应业务逻辑。

3. EDA 工具说明

原理图及 PCB 使用嘉立创 EDA/Altium Designer 完成设计，主要包括 MCU 最小系统、串口通信、电源、电机驱动、传感器输入及外设接口等模块。

七、【主要器件】

八、【软件部分的描述】

1. 软件架构

Android 端主要包括：

• UART 串口初始化；
• 数据发送；
• 数据接收；
• 协议组帧；
• 协议解析；
• 设备状态管理；
• 控制命令调用；
• 日志输出。

MCU 端主要包括：

• UART 中断或接收处理；
• 数据帧校验；
• CRC16 校验；
• 命令字解析；
• 功能分发；
• GPIO/PWM/电机控制；
• 传感器数据采集；
• 状态数据组帧上报。

2. 通信流程

Android业务逻辑
      │
      ▼
控制命令组帧
      │
      ▼
UART发送
      │
      ▼
MCU接收数据
      │
      ▼
帧格式检查
      │
      ▼
CRC16校验
      │
      ▼
命令解析
      │
      ▼
执行设备动作
      │
      ▼
生成执行结果
      │
      ▼
UART状态上报
      │
      ▼
Android解析并更新状态

3. 协议设计

通信协议采用固定格式数据帧，包含：

帧头
命令字
数据区
状态/参数
CRC16
帧尾

针对不同设备功能定义独立命令字，实现控制功能和状态反馈。

开发过程中重点处理：

• 数据帧完整性；
• CRC 校验失败；
• 数据解析错误；
• 丢帧；
• 重复数据；
• Android 与 MCU 状态不同步；
• 指令接收正常但硬件无动作；
• 硬件动作正常但状态未上报等问题。

4. 调试方式

通过 Android 日志、串口 TX/RX 数据、MCU 调试输出及实际设备动作进行联合验证。

典型排查链路为：

Android是否发送
        ↓
UART是否有数据
        ↓
MCU是否收到
        ↓
CRC是否正确
        ↓
命令是否解析
        ↓
GPIO/PWM是否执行
        ↓
实际设备是否动作
        ↓
状态是否返回Android

这种逐层排查方式可以快速判断异常位于 Android、UART、协议、MCU 程序还是实际硬件接口。

5. 源码说明

本案例包含实际商业设备开发内容，完整工程源码及完整通信协议不公开。