STM32通信接口(一)串口

什么是串口

毫无疑问,串口是我们接触到的第一种通信接口,无论是串口调试还是与外设的通信,串口的用途十分广。

关于同步和异步,最简单的区分方法就是看在通信时需不需要接时钟线,像SPI、I2C等通信接口都需要接CLK线,毫无疑问它们都是同步的,而串口是一种拥有两种模式的通信接口,可以选择是否连接时钟线。至于串行和并行,区分的方法就是看数据是一位一位的发送还是以一个字节(8位)或16位的格式发送,显然并口的数据线就要多的多,而串行接口的数据线就少的多,若只发送或只接受(单工),一根数据线就够了,半双工或全双工的通信接口也一般只需要两条数据线。

UART是一种通用串行数据总线,用于异步通信。该总线双向通信,可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中,UART用于主机与辅助设备通信,如汽车音响与外接AP之间的通信,与PC机通信包括与监控调试器和其它器件,如EEPROM通信。

STM32上的串口

现在基本所有的MCU都会有串口,在STM32上有为数不少的串口,而且同一串口可以在不同的引脚映射,给我们的开发带来了极大的方便,据有经验的人教导,可以用串口收发数据的模块千万不要使用别的通信接口,一是因为串口的配置和使用确实简单好用,二是因为连接双方使用“端对端”的方式连接,发生错误后的排查检测也比较容易。但是串口也有数据传输速度较慢的不足,只能用于低速通信,以及从程序开发的角度上看,串口具有独占性,一旦有一个程序使用了某个串口,则别的程序无法再使用这个串口;即使是同一个程序,在使用同一个串口的时候,由于“串行通信”的特性,因而无法采用多线程编程对某个串口进行同时操作,否则会因各命令相互干扰而导致所有的命令都失效。

STM32中的USART框图

STM32中的USART寄存器

SR(状态寄存器)中可以获知当前串口的状态

DR(数据寄存器)用来存放接收或将要发送的数据

BRR(波特率寄存器)用来设置串口的波特率

CR(控制寄存器)则用来对USART进行配置及使能

GTPR可以设置USART的保护时间和预分频系数

STM32中串口的配置

串口的配置较为简单,短短几步就能完成对串口的配置

此处借用原子哥的原码来进行讲解

void uart_init(u32 pclk2,u32 bound)
{  	 
	float temp;
	u16 mantissa;
	u16 fraction;	   
	temp=(float)(pclk2*1000000)/(bound*16);//得到[email protected]=0
	mantissa=temp;				 //得到整数部分
	fraction=(temp-mantissa)*16; //得到小数部分@OVER8=0 
    mantissa<<=4;
	mantissa+=fraction; 
	RCC->AHB1ENR|=1<<0;   	//使能PORTA口时钟  
	RCC->APB2ENR|=1<<4;  	//使能串口1时钟 
	GPIO_Set(GPIOA,PIN9|PIN10,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_50M,GPIO_PUPD_PU);//PA9,PA10,复用功能,上拉输出
 	GPIO_AF_Set(GPIOA,9,7);	//PA9,AF7
	GPIO_AF_Set(GPIOA,10,7);//PA10,AF7  	   
	//波特率设置
 	USART1->BRR=mantissa; 	//波特率设置	 
	USART1->CR1&=~(1<<15); 	//设置OVER8=0 
	USART1->CR1|=1<<3;  	//串口发送使能 
#if EN_USART1_RX		  	//如果使能了接收
	//使能接收中断 
	USART1->CR1|=1<<2;  	//串口接收使能
	USART1->CR1|=1<<5;    	//接收缓冲区非空中断使能	    	
	MY_NVIC_Init(3,3,USART1_IRQn,2);//组2,最低优先级 
#endif
	USART1->CR1|=1<<13;  	//串口使能
}

入口参数为时钟频率和波特率

1、首先通过时钟频率和波特率计算出“mantisa”这个参数是一会儿赋值给USARTx->BRR 寄存器的,来设置串口的波特率

2、使能IO口时钟和所用串口的时钟

3、设置IO口(TX、RX),设置为复用功能,复用为USART

4、设置波特率,是否过采样(16倍过采样来保证较好的容错性),数据长度和有无校验位

5、使能发送和接收

6、使能中断,并且设置中断的优先级以及优先级分组

7、使能串口


STM32中串口中断

STM32中串口接收数据

#if EN_USART1_RX   //如果使能了接收
//串口1中断服务程序
//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误   	
u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收状态
//bit15,	接收完成标志
//bit14,	接收到0x0d
//bit13~0,	接收到的有效字节数目
u16 USART_RX_STA=0;       //接收状态标记	  
  
void USART1_IRQHandler(void)
{
	u8 res;	
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 		//如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真,则需要支持OS.
	OSIntEnter();    
#endif
	if(USART1->SR&(1<<5))//接收到数据
	{	 
		res=USART1->DR; 
		if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
		{
			if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
			{
				if(res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
				else USART_RX_STA|=0x8000;	//接收完成了 
			}else //还没收到0X0D
			{	
				if(res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
				else
				{
					USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=res;
					USART_RX_STA++;
					if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收	  
				}		 
			}
		}  		 									     
	} 
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 	//如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真,则需要支持OS.
	OSIntExit();  											 
#endif
} 
#endif										 

u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];是定义了一个接收缓冲数组,来存放接收到的数据,每个元素可以存放一个字节的数据,数组的长度为USART_REC_LEN。

关于操作系统的部分暂时忽略,接下来定义了一个16位的接收状态标记USART_RX_STA

它的第15位是接收完成标志,第14位是接收到0x0d的标志,而0-13位表示接收到的有效字节的数目

当接收到一个数据后,把接收到的数据(DR寄存器中的值)暂存在中间变量中,先检验接收是否完成,若未完成,检验是否接收到0x0d,如果接收到,修改状态标记,然后把中间变量的值赋给缓冲数组,将状态标记的值自增,完成对一个字节的接收

STM32中串口发送数据

使用串口发送数据就更加简单了,只需要将要发送的数据(8位)赋给数据寄存器(DR)然后等待发送完成即可

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