SM串口通信实验

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Company Logo,LOGO,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,第二课,串口通信,Company Logo,串口简介,串行接口简称串口，也成串行通信接口，是采用串行通信方式的扩展接口。串口的使用对于开发调试过程的作用是非常大的，串口可以用来查看、打印及输出相关信息，使我们在嵌入式开发中最先与中央处理器通信的接口。,串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米。,Company Logo,串口简介,串行通讯又分为异步通讯和同步通讯两种：,同步串行是指,ISP,（,interface Serial Peripheral,）的缩写。,ISP,总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使,MCU,与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息，,TRM450,是,ISP,接口。,异步串行是指,UART,（,Universal Asynchronous Receiver/Trans mitter,），通用异步接收,/,发送。,UART,是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上。,UART,包含,TTL,电平的串口和,RS232,电平的串口。,串行接口按电气标准及协议来分包括,RS-232-C,、,RS-422,、,RS485,等。,RS-232-C,、,RS-422,与,RS-485,标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。,在单片机中，主要使用异步通讯方式。,Company Logo,串口简介,串口通信的概念非常简单，串口按位,(bit),发送和接收字节，尽管比按字节,(byte),的并行通信慢，但是串口可以再使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。,对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配：,1,、波特率：这是一个衡量通信速度的参数，它表示每秒钟传送的,bit,的个数。例如,300,波特表示每秒钟发送,300,个,bit,。,Company Logo,STM32,串口简介,2,、数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际数据不会是,8,位的，标准的值是,5,、,7,或,8,位（如何设置取决于你想传送的信息：比如标准的,ASCII,码是,0127,（,7,位），扩展的,ASCII,码是,0255,（,8,位）。,3,、停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为,1,、,1.5,和,2,位。优于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。,Company Logo,STM32,串口简介,4,、奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有,4,中检错方式：偶、奇、高和低。,5,、硬件流控制：硬件流控制常用的有,RTS/CTS,流控制盒,DTR/DSR,流控制。硬件流控制必须将相应的电缆线接上，用,RTS/CTS,流控制时，应将通讯两端的,RTS,、,CTS,线对应相连。常用的流控制信号还有,DTR/DSR,。,Company Logo,STM32,串口简介,STM32,根据芯片型号的不同资源数量也不一样，,103VC,系列最多可提供,5,路串口（本次着重讲解串口,1,和串口,2,），有分数波特率发生器、支持同步单线通信和半双工单线通讯、支持,LIN,、支持调制解调器操作、智能卡协议和,IrDA SIR ENDEC,规范、具有,DMA,等。,STM32,的串口与其他单片机的操作方式基本相同：,1,、开启串口时钟,2,、设置相应,I/O,模式,3,、配置波特率、数据位长度、奇偶校验位等,Company Logo,STM32,串口原理图,Company Logo,STM32 UART,库函数,Company Logo,STM32,串口时钟使能,串口作为,STM32,的一个外设，其时钟由外设时钟使能寄存器控制，串口,1,的时钟使能在,APB2ENR,寄存器，其他串口的时钟使能位都在,APB1ENR,。,(,以串口,1,为例,),而用库函数则是,:,RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE),CompanyLogo,STM32,串,口,口,复,复,位,位,当,外,外,设,设,出,出,现,现,异,异,常,常,的,的,时,时,候,候,可,可,以,以,通,通,过,过,复,复,位,位,寄,寄,存,存,器,器,里,里,面,面,的,的,对,对,应,应,位,位,设,设,置,置,，,，,实,实,现,现,该,该,外,外,设,设,的,的,复,复,位,位,，,，,然,然,后,后,重,重,新,新,配,配,置,置,这,这,个,个,外,外,设,设,达,达,到,到,让,让,其,其,重,重,新,新,工,工,作,作,的,的,目,目,的,的,。,。,一,一,般,般,在,在,系,系,统,统,刚,刚,开,开,始,始,配,配,置,置,外,外,设,设,的,的,时,时,候,候,都,都,会,会,先,先,执,执,行,行,复,复,位,位,该,该,外,外,设,设,的,的,操,操,作,作,。,。,串,串,口,口,1,的复位,时,时通过,配,配置,APB2RSTR,寄存器,来,来实现,的,的，其,他,他的几,个,个串口,都,都是通,过,过,PAB1RSTR,寄存器,来,来实现,的,的。而,用,用库函,数,数则是,使,使用,USART_DeInit(USART_TypeDef*USARTx),来实现,的,的。,USART_DeInit,函数在,stm32f10x_usart.c,文件中,。,。,Company Logo,STM32,串口波,特,特率设,置,置,STM32,中每个,串,串口都,有,有一个,自,自己独,立,立的波,特,特率寄,存,存器,USART_BRR,，通过,设,设置该,寄,寄存器,达,达到配,置,置不同,波,波特率,的,的目的,，,，该寄,存,存器的,各,各位描,述,述如下,：,：,该寄存,器,器中最,低,低,4,为用来,存,存放小数部分的,DIV_Fraction,15:4,这,12,位用来,存,存放整数部分,DIV_Mantissa,。高,16,位未,使,使用,（,（图,片,片上,小,小数,整,整数,有,有错,误,误，,以,以英,文,文手,册,册为,准,准）,。,。,CompanyLogo,STM32,串口,波,波特,率,率设,置,置,CompanyLogo,STM32,串口,控,控制,STM32,中每,个,个串,口,口都,有,有,3,个控,制,制寄,存,存器,USART_CR13,，串,口,口的,很,很多,配,配置,都,都是,通,通过,这,这,3,个寄,存,存器,来,来设,置,置的,。,。这,里,里我,们,们只,要,要用,到,到,USART_CR1,就可,以,以实,现,现我,们,们的,功,功能,了,了，,其,其他,的,的寄,存,存器,就,就不,一,一一,列,列出,了,了。,具,具体,各,各位,的,的功,能,能及,操,操作,方,方法,见,见,STM32,参考,手,手册,的,的,496497,页。,其,其中,发,发送,和,和接,收,收的,中,中断,都,都通,过,过这,个,个寄,存,存器,进,进行,使,使能,。,。,CompanyLogo,STM32,串口,数,数据,的,的发,送,送和,接,接收,STM32,串口,的,的发,送,送和,接,接收,是,是通,过,过数,据,据寄,存,存器,USART_DR,来实,现,现的,，,，这,是,是一,个,个双,寄,寄存,器,器，,包,包含,了,了发,送,送和,接,接收,两,两部,分,分。,当,当向,该,该寄,存,存器,写,写数,据,据时,，,，串,口,口就,会,会自,动,动发,送,送，,当,当收,到,到数,据,据的,时,时候,，,，也,在,在该,寄,寄存,器,器中,。,。,其,中,中,只,只,用,用,了,了,低,低,9,位,，,，,其,其,他,他,位,位,都,都,保,保,留,留,且,且,硬,硬,件,件,强,强,制,制,为,为,0,。,CompanyLogo,STM32,串,口,口,数,数,据,据,的,的,发,发,送,送,和,和,接,接,收,收,STM32,串,口,口,的,的,发,发,送,送,和,和,接,接,收,收,在,在,库,库,文,文,件,件,中,中,分,分,别,别,有,有,对,对,应,应,的,的,函,函,数,数,，,，,可,可,直,直,接,接,调,调,用,用,，,，,分,分,别,别,是,是,：,：,voidUSART_SendData(USART_TypeDef*USARTx,u8Data),u8USART_ReceiveData(USART_TypeDef*USARTx),CompanyLogo,STM32,串,口,口,状,状,态,态,STM32,串,口,口,的,的,状,状,态,态,可,可,通,通,过,过,状,状,态,态,寄,寄,存,存,器,器,USART_SR,读,取,取,。,。,这,里,里,我,我,们,们,关,关,注,注,一,一,下,下,三,三,个,个,位,位,，,，,第,第,5,、,6,、,7,位,RXNE,、,TC,和,TXE,。,Company Logo,STM32,串口,如果理,解,解了以,上,上寄存,器,器等的,讲,讲解，,那,那么就,可,可以对,STM32,进,行,行,相,相,关,关,的,的,设,设,置,置,和,和,操,操,作,作,，,，,就,就,可,可,以,以,达,达,到,到,串,串,口,口,最,最,基,基,本,本,的,的,配,配,置,置,了,了,，,，,更,更,详,详,细,细,的,的,介,介,绍,绍,可,可,参,参,考,考,STM32,参,考,考,手,手,册,册,。,在,很,很,多,多,串,串,口,口,操,操,作,作,中,中,都,都,可,可,以,以,直,直,接,接,调,调,用,用,printf,函,数,数,打,打,印,印,输,输,出,出,信,信,息,息,，,，,但,但,是,是,在,在,STM32,中,还,还,需,需,要,要,进,进,行,行,一,一,些,些,配,配,置,置,才,才,可,可,以,以,。,。,接,接,下,下,来,来,我,我,们,们,首,首,先,先,会,会,讲,讲,解,解,如,如,何,何,使,使,用,用,printf,函,数,数,进,进,行,行,输,输,出,出,，,，,然,然,后,后,再,再,讲,讲,解,解,输,输,入,入,输,输,出,出,函,函,数,数,的,的,使,使,用,用,方,方,法,法,。,。,CompanyLogo,STM32,串,口,口,printf,实,现,现,本,次,次,试,试,验,验,采,采,用,用,UART1,的,查,查,询,询,方,方,式,式,实,实,现,现,：,：,CompanyLogo,STM32,串,口,口,printf,实,现,现,本,次,次,试,试,验,验,中,中,我,我,们,们,用,用,到,到,了,了,GPIO,、,RCC,、,USART,这,三,三,个,个,外,外,设,设,的,的,库,库,文,文,件,件,stm32f10x_gpio.c,、,stm32f10x_rcc.c,、,stm32f10x_usart.c,，,所,所,以,以,试,试,验,验,中,中,如,如,果,果,你,你,的,的,库,库,文,文,件,件,stm32f10x_conf.h,里,面,面,将,将,相,相,应,应,的,的,头,头,文,文,件,件,注,注,释,释,了,了,就,就,需,需,要,要,将,将,需,需,要,要,用,用,到,到,的,的,几,几,个,个,头,头,文,文,件,件,的,的,注,注,释,释,去,去,掉,掉,。,。,跟,LED,的操作,一,一样，,首,首先是,将,将相应,的,的,I/O,配置成,串,串口模,式,式，本,次,次函数,名,名为,USART1_Config();,Company Logo,STM32,串口,printf,实现,Company Logo,STM32,串口,printf,实现,USART1_Config(),主要做,了,了如下,工,工作：,1,、使能,了,了串口,1,的时钟,2,、配置,了,了,uart1,的,I/O,3,、配置,了,了,uart1,的工作,模,模式,Company Logo,STM32,串口简,介,介,上面的,配,配置中,将,将串口,1,的,TX,和,RX,引脚配置,成,成,AF_PP,和,IN_FLOATING,模式，因,为,为,RX,是接收引,脚,脚所以设,置,置沉高输,入,入模式。,接下来将,UART1,的工作模,式,式配置成,波,波特率为,115200(,可自行更,改,改,),，数据位,长,长度为,8bit,，停止位,为,为,1,，无校验,位,位。,在使用,printf,函数之前,还,还需要进,行,行一些操,作,作。如果,要,要,printf,函数工作,的,的话，还,需,需要把,printf(),重新定向,到,到串口中,，,，这部分,工,工作是由,fputc(int ch,FILE *f),这个函数,来,来完成的,，,，这个函,数,数在,usart.c,中实现。,CompanyLogo,STM32printf,用法配置,在,STM32,中直接调,用,用,printf,函数会出,错,错，需要,进,进行一些,配,配置：,1,、在,main,文件中包,含,含,stdio.h,2,、重定义,fputc,函数，如,下,下：,/,发送数据,intfputc(int ch, FILE *f),USART_SendData(USART1, (unsignedchar) ch);while (!(USART1-SR,3,、在工程,属,属性的,“Target”-,“,“Code Generation,”,”,选项中勾,选,选,“UseMicroLIB”,。,CompanyLogo,STM32printf,用法配置,在这里讲,解,解一下,fputc,函数里面,的,的代码，,我,我们前面,提,提到过,USART_SR,寄存器的,5,、,6,、,7,三位，理,解,解了这几,位,位的功能,就,就可以大,概,概理解串,口,口是如何,发,发送数据,的,的了。,CompanyLogo,STM32printf,用法配置,当,TXE,置位时，,就,就表示发,送,送数据寄,存,存器中的,数,数据已经,移,移到了发,送,送移位寄,存,存器中，,如,如果使能,中,中断的话,就,就会产生,中,中断。当,RXNE,置位时表,示,示接受移,位,位寄存器,中,中的数据,已,已经移到,接,接受数据,寄,寄存器中,了,了，如果,中,中断使能,的,的话则产,生,生中断。,虽,然,然,fputc,函,数,数,里,里,面,面,用,用,到,到,的,的,是,是,查,查,询,询,模,模,式,式,，,，,但,但,道,道,理,理,是,是,一,一,样,样,的,的,。,。,我,我,们,们,先,先,调,调,用,用,USART_SendData(USART1,(unsignedchar)ch),将,我,我,们,们,要,要,发,发,送,送,的,的,数,数,据,据,送,送,到,到,TDR,中,，,，,之,之,后,后,我,我,们,们,就,就,等,等,待,待,TXE,置,位,位,，,，,当,当,TXE,置,位,位,时,时,就,就,表,表,示,示,TDR,中,的,的,数,数,据,据,转,转,移,移,到,到,了,了,发,发,送,送,移,移,位,位,寄,寄,存,存,器,器,中,中,了,了,，,，,发,发,送,送,移,移,位,位,寄,寄,存,存,器,器,中,中,的,的,数,数,据,据,会,会,由,由,串,串,口,口,硬,硬,件,件,自,自,动,动,发,发,送,送,，,，,如,如,此,此,循,循,环,环,，,，,直,直,到,到,将,将,我,我,们,们,要,要,发,发,送,送,的,的,数,数,据,据,全,全,部,部,发,发,送,送,完,完,为,为,止,止,。,。,CompanyLogo,STM32printf,用,法,法,配,配,置,置,进,行,行,上,上,述,述,设,设,置,置,之,之,后,后,就,就,可,可,以,以,使,使,用,用,printf,函,数,数,了,了,如,果,果,设,设,置,置,成,成,功,功,，,，,下,下,载,载,程,程,序,序,，,，,将,将,开,开,发,发,板,板,的,的,串,串,口,口,接,接,到,到,PC,机,上,上,，,，,打,打,开,开,串,串,口,口,调,调,试,试,助,助,手,手,，,，,设,设,置,置,好,好,波,波,特,特,率,率,等,等,参,参,数,数,就,就,可,可,以,以,看,看,到,到,thisisauarttestdemo,的,字,字,符,符,。,。,以,上,上,例,例,程,程,展,展,示,示,了,了,如,如,何,何,使,使,用,用,printf,函数发送,字,字符串。,CompanyLogo,前面讲解,了,了,printf,函数的使,用,用方法，,接,接下来讲,解,解如何使,用,用,STM32,的串口输,入,入输出实,现,现双向通,信,信。,STM32,串口的相,关,关寄存器,和,和原理在,前,前面都有,提,提到，这,里,里就不再,赘,赘述，这,里,里主要讲,解,解软件的,实,实现方法,。,。,首先我,们,们讲解,查,查询方,式,式的发,送,送和接,收,收。,Company Logo,本实验,中,中我们,通,通过串,口,口,1,持续等,待,待接收,数,数据，,当,当接收,到,到回车,符,符时将,接,接收到,的,的内容,再,再通过,串,串口发,送,送出去,。,。,发送函,数,数：,Company Logo,发送有,两,两个函,数,数，分,别,别是发,送,送单个,字,字符和,发,发送字,符,符串函,数,数，发,送,送单个,字,字符函,数,数首先,是,是将要,发,发送的,字,字符写,到,到缓存,中,中，然,后,后等待,串,串口自,动,动发送,完,完成，,如,如果不,等,等待发,送,送完成,就,就返回,，,，则在,字,字符串,发,发送函,数,数中函,数,数会被,连,连续循,环,环调用,多,多次，,如,如果上,一,一次发,送,送的字,节,节在寄,存,存器中,还,还没有,发,发送结,束,束，此,时,时再次,写,写入同,样,样的寄,存,存器会,将,将刚才,的,的数据,覆,覆盖掉,，,，接收,端,端将得,不,不到预,期,期的结,果,果，所,以,以需要,等,等待发,送,送完一,个,个字符,之,之后再,发,发送下,一,一个字,符,符。,发送字符串,函,函数则是循,环,环调用发送,单,单个字符函,数,数，直到检,测,测到空格即,表,表明字符串,已,已发送完。,Company Logo,查询接收函,数,数：,接收函数首,先,先是查询寄,存,存器中是否,有,有数据，如,果,果有数据就,将,将数据取出,，,，然后清除,相,相应的标志,位,位，如果没,有,有数据就一,直,直等待数据,出,出现。,Company Logo,接下来就是,在,在,main,函数中调用,发,发送和接收,函,函数：,首先设置系,统,统时钟，然,后,后初始化,USART1,，然后循环,读,读取数据，,如,如果读取到,了,了数据则将,数,数据再通过,串,串口发送出,去,去。,如果操作,成,成功，则,通,通过串口,调,调试助手,发,发送一串,数,数据可在,接,接收区看,到,到发送的,数,数据。,CompanyLogo,STM32,串口中断,接下来讲,解,解串口的,中,中断接收,方,方式：,在驱动中,频,频繁的使,用,用查询方,式,式接收数,据,据不仅会,降,降低系统,的,的效率而,且,且可能使,系,系统崩溃,。,。采取中,断,断方式可,以,以很好地,缓,缓解这一,问,问题。本,次,次讲解串,口,口,1,的中断接,收,收方式：,用串口中,断,断函数除,了,了要初始,化,化,I/O,和时钟等,，,，还要配,置,置相应的,中,中断及中,断,断函数。,CompanyLogo,STM32,串口中断,STM32(Cortex-M3),中,有,有,两,两,个,个,优,优,先,先,级,级,的,的,概,概,念,念,：,：,抢,抢,占,占,式,式,优,优,先,先,级,级,和,和,响,响,应,应,优,优,先,先,级,级,，,，,也,也,把,把,响,响,应,应,优,优,先,先,级,级,称,称,作,作,“,“,亚,亚,优,优,先,先,级,级,”,”,或,或,“,“,副,副,优,优,先,先,级,级,”,”,，,，,每,每,个,个,中,中,断,断,源,源,都,都,需,需,要,要,被,被,指,指,定,定,这,这,两,两,种,种,优,优,先,先,级,级,。,。,占先式优,先,先级,(pre-emptionpriority),：高占先,式,式优先级,的,的中断事,件,件会打断,当,当前的主,程,程序,/,中断程序,运,运行,抢断式优,先,先响应，,俗,俗称中断,嵌,嵌套。,副优先级,(subpriority),：在占先,式,式优先级,相,相同的情,况,况下，高,副,副优先级,的,的中断优,先,先被响应,；,；,在占先式,优,优先级相,同,同的情况,下,下，如果,有,有低副优,先,先级中断,正,正在执行,，,， 高副,优,优先级的,中,中断要等,待,待已被响,应,应的低副,优,优先级中,断,断执行结,束,束后才能,得,得到响应,非抢断式,响,响应,(,不能嵌套,),。,CompanyLogo,stm32,中对中断,优,优先级的,定,定义,Cortex-M3,允许具有,较,较少中断,源,源时使用,较,较少的寄,存,存器位指,定,定中断源,的,的优先级,，,，因此,STM32,把指定中,断,断优先级,的,的寄存器,位,位减少到,4,位，这,4,个寄存器,位,位的分组,方,方式如下,：,：,第,0,组：所有,4,位用于指,定,定响应优,先,先级,第,1,组：最高,1,位用于指,定,定抢占式,优,优先级，,最,最低,3,位用于指,定,定响应优,先,先级,第,2,组：最高,2,位用于指定,抢,抢占式优先,级,级，最低,2,位用于指定,响,响应优先级,第,3,组：最高,3,位用于指定,抢,抢占式优先,级,级，最低,1,位用于指定,响,响应优先级,第,4,组：所有,4,位用于指定,抢,抢占式优先,级,级,Company Logo,stm32,中对中断优,先,先级的定义,中断优先级,分,分组是为了,给,给抢占式优,先,先级和响应,优,优先级在中,断,断优先级寄,存,存器的高四,位,位分配各个,优,优先级数字,所,所占的位数,，,，在一次程,序,序中只能设,定,定一次。,AIRC(Application Interrupt andReset Register),寄存器中有,用,用于指定优,先,先级的,4 bits,。这,4,个,bits,用于分配,preemption,优先级和,sub,优先级。,可以通过调,用,用,STM32,的固件库中,的,的函数,NVIC_PriorityGroup Config(),选择使用哪,种,种优先级分,组,组方式，这,个,个函数的参,数,数有下列,5,种：,NVIC_PriorityGroup_0=,选择第,0,组,NVIC_PriorityGroup_1=,选择第,1,组,NVIC_PriorityGroup_2=,选择第,2,组,NVIC_PriorityGroup_3=,选择第,3,组,NVIC_PriorityGroup_4=,选择第,4,组,Company Logo,stm32,中对中断优,先,先级的定义,接下来就是,指,指定中断源,的,的优先级：,要注意的几,点,点是：,1.,如果指定的,抢,抢占式优先,级,级别或响应,优,优先级别超,出,出了选定的,优,优先级分组,所,所限定的范,围,围，将可能,得,得到意想不,到,到的结果；,2.,抢占式优先,级,级别相同的,中,中断源之间,没,没有嵌套关,系,系；,3.,如果某个中,断,断源被指定,为,为某个抢占,式,式优先级别,，,，又没有其,它,它中断源处,于,于同一个抢,占,占式优先级,别,别，则可以,为,为这个中断,源,源指定任意,有,有效的响应,优,优先级别。,Company Logo,STM32,串口中断,之前讲过,stm32,库文件中的,stm32f10x_it.c,和,stm32f10x_it.h,文件中是中,断,断映射函数,，,，所以需要,操,操作串口的,中,中断必须清,楚,楚串口的中,断,断映射函数,，,，有些,it,文件中并没,有,有串口的中,断,断映射函数,，,，在启动文,件,件,startup_stm32f10x_hd.s,中可以看到,各,各种中断的,映,映射函数：,从中可以看,出,出串口,2,的中断映射,函,函数名为,USART2_IRQHandler,Company Logo,STM32,串口中断,接下来就是,编,编写中断响,应,应函数在中,断,断响应函数,中,中写入进中,断,断后想要进,行,行的操作，,本,本实验中是,将,将接收端接,收,收的数据通,过,过串口发送,出,出去：,接下来将编,译,译通过的程,序,序下到开发,板,板中，通过,串,串口调试助,手,手进行调试,即,即可。,谢谢观看,/,欢迎下载,BY FAITH IMEANA VISIONOF GOOD ONE CHERISHES ANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHES ONE TOSEEKITS FULFILLMENTREGARDLESS OFOBSTACLES.BY FAITHI BYFAITH,