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1、USART简介
通用同步异步收发器(USART)提供了一种灵活的方法与使用工业标准NRZ异步串行数据格式 的外部设备之间进行全双工数据交换。USART利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。 STM32 的串口资源相当丰富的,功能也相当强劲。比如STM32F103ZET6 最多可提供 5 路串 口,有分数波特率发生器,支持同步单向通信和半双工单线通信,支持LIN(局部互连网),智能卡 协议和IrDA(红外数据组织)SIR ENDEC规范,以及调制解调器(CTS/RTS)操作。它还允许多处理 器通信。使用多缓冲器配置的DMA方式,可以实现高速数据通信。 7 2、USART功能概述 接口通过三个引脚与其他设备连接在一起。任何USART双向通信至少需要两个脚:接收数据 输入(RX)和发送数据输出(TX)。 RX:接收数据串行输。通过过采样技术来区别数据和噪音,从而恢复数据。 TX:发送数据输出。当发送器被禁止时,输出引脚恢复到它的I/O端口配置。当发送器被激活, 并且不发送数据时,TX引脚处于高电平。在单线和智能卡模式里,此I/O口被同时用于数据的发送 和接收。 串口外设主要由三个部分组成,分别是波特率的控制部分、收发控制部分及数据存储转移部分。 1、波特率控制 波特率,即每秒传输的二进制位数,用 b/s (bps)表示,通过对时钟的控制可以改变波特率。 在配置波特率时,我们向波特比率寄存器 USART_BRR 写入参数,修改了串口时钟的分频值 USARTDIV。USART_BRR 寄存器包括两部分,分别是 DIV_Mantissa(USARTDIV 的整数部分)和 DIVFraction(USARTDIV的小数)部分,最终,计算公式为: USARTDIV=DIV_Mantissa+(DIVFraction/16)。 2、分数波特率的产生 接收器和发送器的波特率在USARTDIV的整数和小数寄存器中的值应设置成相同。 Tx / Rx 波特率 =fCK/(16*USARTDIV) 这里的fCK是给外设的时钟(PCLK1用于USART2、3、4、5,PCLK2用于USART1) USARTDIV是 一个无符号的定点数。这12位的值设置在USART_BRR寄存器。 注: 在写入USART_BRR之后,波特率计数器会被波特率寄存器的新值替换。因此,不要在通信 进行中改变波特率寄存器的数值。 USARTDIV 是对串口外设的时钟源进行分频的,对于 USART1,由于它是挂载在 APB2 总线上 的,所以它的时钟源为 fPCLK2;而 USART2、3 挂载在APB1 上,时钟源则为 fPCLK1,串口的 时钟源经过 USARTDIV 分频后分别输出作为发送器时钟及接收器时钟,控制发送和接收的时序。 3、收发控制 围绕着发送器和接收器控制部分,有好多个寄存器:CR1、CR2、CR3、SR,即 USART 的 三个控制寄存器(Control Register)及一个状态寄存器(Status Register)。通过向寄存器 写入各种控制参数,来控制发送和接收,如奇偶校验位,停止位等,还包括对 USART 中断的 控制;串口的状态在任何时候都可以从状态寄存器中查询得到。具体的控制和状态检查,我们 都是使用库函数来实现的,在此就不具体分析这些寄存器位了。 4、数据存储转移部分 收发控制器根据我们的寄存器配置,对数据存储转移部分的移位寄存器进行控制。 当我们需要发送数据时,内核或 DMA 外设(一种数据传输方式,在下一章介绍)把数据从内存 (变量)写入到发送数据寄存器 TDR 后,发送控制器将适时地自动把数据从 TDR 加载到发送移位寄 存器,然后通过串口线 Tx,把数据一位一位地发送出去,在数据从 TDR 转移到移位寄存器时,会 产生发送寄存器TDR 已空事件 TXE,当数据从移位寄存器全部发送出去时,会产生数据发送完成事 件 TC,这些事件可以在状态寄存器中查询到。 而接收数据则是一个逆过程,数据从串口线 Rx 一位一位地输入到接收移位寄存器,然后自动 地转移到接收数据寄存器 RDR,最后用内核指令或 DMA读取到内存(变量)中。 3、创建工程项目,勾选相应的固件库 选中:CMSIS>CORE;Device>Startup;>StdPeriphDrivers>Flash;>Framework;>GPIO; >RCC;>USART等. 1 2 4、串口设置的一般步骤可以总结为如下几个步骤: 1)串口时钟使能,GPIO时钟使能; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); 1 2)串口复位; 当外设出现异常的时候可以通过复位设置,实现该外设的复位,然后重新配置这个外设达到让 其重新工作的目的。一般在系统刚开始配置外设的时候,都会先执行复位该外设的操作。复位的是 在函数 USART_DeInit()中完成: void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);//串口复位 比如要复位串口 1,方法为: USART_DeInit(USART1); //复位串口 1 3) GPIO端口模式设置; //PA9 //声明结构体 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //设置选择引脚 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9; //设置引脚最大输出频率 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //设置引脚输出模式——复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //根据设置的InitStructure初始化GPIO口 GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //PA10 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10; //设置引脚输出模式——浮空输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING; //根据设置的InitStructure初始化GPIO口 GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); 4)串口参数初始化; USART_InitTypeDef USART_InitStructure; USART_InitStructure.USART_BaudRate = Baudrate; //设置波特率 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长为8位数据格式 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一个停止位 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件数据流控制 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //收发模式 USART_Init(USART1,&USART_InitStructure); //初始化串口1 5)开启中断并且初始化NVIC(如果需要开启中断才需要这个步骤); NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//抢占优先级 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //子优先级1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能 NVIC_Init (&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化NVIC寄存器 USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE); //开启串口接受完成中断 USART_ITConfig(USART1,USART_IT_IDLE,ENABLE); //开启串口空闲中断 6)使能串口; USART_Cmd(USART1,ENABLE); //使能串口1 1 7)编写中断处理函数; void USART1_IRQHandler(void) { if((USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE))!=RESET) //判断是否有中断 { aRxbuffer[counter++] = USART_ReceiveData(USART1); //接收字符存入数组 USART_ClearFlag(USART1,USART_IT_RXNE); //清除中断标志位 } else if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE) == SET) { USART1->SR; USART1->DR; counter = 0; if(memcmp((uint8_t*)aRxbuffer,(uint8_t *)aRxbuffCompare,BUFFERSIZE)==0) { Usart_SendString(USART1,(char *)aTxbuffer); } else { Usart_SendString(USART1,"Error");//(char *)aRxbuffer } } USART_ClearFlag(USART1,USART_IT_RXNE); //清除中断标志位 } |
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