基于STM32模擬UART串口通信
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UART工作原理
UART即通用異步收發(fā)器，是一種串行通信方式。數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中是通過(guò)一位一位地進(jìn)行傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)通信的，串行通信方式具有傳輸線少，成本底等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是速度慢。串行通信分為兩種類型：同步通信方式和異步通信方式。
本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/202412/465846.htm但一般多用異步通信方式，主要因?yàn)榻邮芎桶l(fā)送的時(shí)鐘是可以獨(dú)立的這樣有利于增加發(fā)送與接收的靈活性。異步通信是一個(gè)字符接著一個(gè)字符傳輸，一個(gè)字符的信息由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位組成。
每一個(gè)字符的傳輸靠起始位來(lái)同步，字符的前面一位是起始位，用下降沿通知收方開(kāi)始傳輸，緊接著起始位之后的是數(shù)據(jù)位，傳輸時(shí)低位在前高位在后，字符本身由5～8位數(shù)據(jù)位組成。
數(shù)據(jù)位后面是奇偶校驗(yàn)位，最后是停止位，停止位是用高電平來(lái)標(biāo)記一個(gè)字符的結(jié)束，并為下一個(gè)字符的傳輸做準(zhǔn)備。停止位后面是不同長(zhǎng)度的空閑位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平，這樣可以保證起始位有一個(gè)下降沿。
UART的幀格式如圖：
UART的幀格式包括線路空閑狀態(tài)（idle，高電平）、起始位（start bit，低電平）、5～8位數(shù)據(jù)位（data bits）、校驗(yàn)位（parity bit，可選）和停止位（stop bit，位數(shù)可為1、1.5、2位）。
往期相關(guān)推文：STM32串口通信基本原理
UART模擬原理
UART的模擬方式基本就是定時(shí)器+IO口實(shí)現(xiàn)。
方案1：只打印不接收
如果在實(shí)際使用中只是為了打印log而不接收數(shù)據(jù)，可以采用DWT加普通IO口的方式；
#define VCOM_BOUND 115200#define VCOM_PIN GPIO_Pin_11#define VCOM_PORT GPIOA#define VCOM_PIN_HIGH VCOM_PORT->BSRR = VCOM_PIN#define VCOM_PIN_LOW VCOM_PORT->BRR = VCOM_PIN#define BSP_REG_DEM_CR (*(volatile unsigned int *)0xE000EDFC) //DEMCR寄存器#define BSP_REG_DWT_CR (*(volatile unsigned int *)0xE0001000) //DWT控制寄存器#define BSP_REG_DWT_CYCCNT (*(volatile unsigned int *)0xE0001004) //DWT時(shí)鐘計(jì)數(shù)寄存器 #define BSP_REG_DBGMCU_CR (*(volatile unsigned int *)0xE0042004)#define DEF_BIT_00 0x01u#define DEF_BIT_24 0x01000000u#define BSP_BIT_DEM_CR_TRCENA DEF_BIT_24 #define BSP_BIT_DWT_CR_CYCCNTENA DEF_BIT_00static unsigned int sys_clock = 48000000;inline void dwt_start(void){
BSP_REG_DEM_CR |= (unsigned int)BSP_BIT_DEM_CR_TRCENA;
BSP_REG_DWT_CYCCNT = (unsigned int)0u; //初始化CYCCNT寄存器
BSP_REG_DWT_CR |= (unsigned int)BSP_BIT_DWT_CR_CYCCNTENA; //開(kāi)啟CYCCNT }inline void dwt_stop(void){
BSP_REG_DWT_CR = 0;
}void vcom_pin_init(void){
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = VCOM_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(VCOM_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(VCOM_PORT,VCOM_PIN);
VCOM_PIN_HIGH;
}void vcom_put_char(char ch){ int i; int dat[8]; uint32_t sys_clk, bit_width; volatile uint32_t time_stamp;
sys_clk = sys_clock/1000000;
bit_width = 1000000*sys_clk/VCOM_BOUND; for(i=0; i<8; i++)
{ if(ch & 0x01)
dat[i] = 1; else
dat[i] = 0;
ch >>= 1;
}
OS_CPU_SR cpu_sr;
enter_critical();//以下代碼進(jìn)行臨界保護(hù),防止被中斷打斷造成發(fā)送誤碼
dwt_start();
VCOM_PIN_LOW; //發(fā)送起始位
time_stamp = BSP_REG_DWT_CYCCNT; while(BSP_REG_DWT_CYCCNT < (time_stamp+bit_width))； for(i=0; i<8; i++)
{ if(dat[i])
VCOM_PIN_HIGH; else
VCOM_PIN_LOW;
time_stamp = BSP_REG_DWT_CYCCNT; while(BSP_REG_DWT_CYCCNT < (time_stamp+bit_width)); //發(fā)8bit 數(shù)據(jù)位
}
VCOM_PIN_HIGH;
time_stamp = BSP_REG_DWT_CYCCNT; while(BSP_REG_DWT_CYCCNT < (time_stamp+bit_width)); //發(fā)停止位
dwt_stop();
exit_critical();
}void vcom_printf(const char *fmt, ...){ char buf[0x80]; int i;
va_list ap; memset(buf, 0x00, sizeof(buf));
va_start(ap, fmt);
vsnprintf(buf, sizeof(buf), fmt, ap);
va_end(ap);
i = 0; while(buf[i])
{
vcom_put_char(buf[i]);
i++;
}
}方案2：半雙工UART
實(shí)現(xiàn)方式: 普通定時(shí)器+普通IO口中斷+fifo
/**
*軟件串口的實(shí)現(xiàn)(IO模擬串口)
* 波特率：9600 1-8-N
* TXD : PC13
* RXD : PB14
* 使用外部中斷對(duì)RXD的下降沿進(jìn)行觸發(fā)，使用定時(shí)器4按照9600波特率進(jìn)行定時(shí)數(shù)據(jù)接收。
* Demo功能: 接收11個(gè)數(shù)據(jù)，然后把接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送出去
*/#define OI_TXD PCout(13)#define OI_RXD PBin(14)#define BuadRate_9600 100u8 len = 0; //接收計(jì)數(shù)u8 USART_buf[11]; //接收緩沖區(qū)enum{
COM_START_BIT,
COM_D0_BIT,
COM_D1_BIT,
COM_D2_BIT,
COM_D3_BIT,
COM_D4_BIT,
COM_D5_BIT,
COM_D6_BIT,
COM_D7_BIT,
COM_STOP_BIT,
};
u8 recvStat = COM_STOP_BIT;
u8 recvData = 0;void IO_TXD(u8 Data){
u8 i = 0;
OI_TXD = 0;
delay_us(BuadRate_9600); for(i = 0; i < 8; i++)
{ if(Data&0x01)
OI_TXD = 1;
else
OI_TXD = 0;
delay_us(BuadRate_9600);
Data = Data>>1;
}
OI_TXD = 1;
delay_us(BuadRate_9600);
}
void USART_Send(u8 *buf, u8 len){
u8 t; for(t = 0; t < len; t++)
{
IO_TXD(buf[t]);
}
}
void IOConfig(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); //使能PB,PC端口時(shí)鐘
//SoftWare Serial TXD
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度為50MHz
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);
//SoftWare Serial RXD
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);
EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line14;
EXTI_InitStruct.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling; //下降沿觸發(fā)中斷
EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd=ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel= EXTI15_10_IRQn ;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
void TIM4_Int_Init(u16 arr,u16 psc){
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); //時(shí)鐘使能
//定時(shí)器TIM4初始化
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設(shè)置在下一個(gè)更新事件裝入活動(dòng)的自動(dòng)重裝載寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設(shè)置用來(lái)作為T(mén)IMx時(shí)鐘頻率除數(shù)的預(yù)分頻值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //設(shè)置時(shí)鐘分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上計(jì)數(shù)模式
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根據(jù)指定的參數(shù)初始化TIMx的時(shí)間基數(shù)單位
TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_FLAG_Update);
TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中斷,允許更新中斷
//中斷優(yōu)先級(jí)NVIC設(shè)置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn; //TIM4中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //先占優(yōu)先級(jí)1級(jí)
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //從優(yōu)先級(jí)1級(jí)
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //初始化NVIC寄存器 }
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)分組為組2：2位搶占優(yōu)先級(jí)，2位響應(yīng)優(yōu)先級(jí)
delay_init();
IOConfig();
TIM4_Int_Init(107, 71); //1M計(jì)數(shù)頻率
while(1)
{ if(len > 10)
{
len = 0;
USART_Send(USART_buf,11);
}
}
}void EXTI15_10_IRQHandler(void){ if(EXTI_GetFlagStatus(EXTI_Line14) != RESET)
{ if(OI_RXD == 0)
{ if(recvStat == COM_STOP_BIT)
{
recvStat = COM_START_BIT;
TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
}
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);
}
}void TIM4_IRQHandler(void){
if(TIM_GetFlagStatus(TIM4, TIM_FLAG_Update) != RESET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_FLAG_Update);
recvStat++; if(recvStat == COM_STOP_BIT)
{
TIM_Cmd(TIM4, DISABLE);
USART_buf[len++] = recvData;
return;
} if(OI_RXD)
{
recvData |= (1 << (recvStat - 1));
}else{
recvData &= ~(1 << (recvStat - 1));
}
}
}
評(píng)論