实战：串口

 

USART介绍

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。它支持同步单向通信和半双工单线通信，也支持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。

 

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：接收数据串行输入。通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。

 

偶校验：校验位使得一帧中的7或8个LSB数据以及校验位中’1’的个数为偶数。
例如：数据=00110101，有4个’1’，如果选择偶校验(在USART_CR1中的PS＝0)，校验位将是’0’。
奇校验：此校验位使得一帧中的7或8个LSB数据以及校验位中’1’的个数为奇数。
例如：数据=00110101，有4个’1’，如果选择奇校验(在USART_CR1中的PS＝1)，校验位将是’1’。
传输模式：如果USART_CR1的PCE位被置位，写进数据寄存器的数据的MSB位被校验位替换后发送出去(如果选择偶校验偶数个’1’，如果选择奇校验奇数个’1’)。如果奇偶校验失败，USART_SR寄存器中的PE标志被置’1’，并且如果USART_CR1寄存器的PEIE在被预先设置的话，中断产生。

 

串口各种模式的设置

同步模式：通过在USART_CR2寄存器上写CLKEN位选择同步模式。

LIN(局域互联网)模式：是通过设置USART_CR2寄存器的LINEN位选择。

单线半双工模式：通过设置USART_CR3寄存器的HDSEL位选择。

智能卡模式：设置USART_CR3寄存器的SCEN位选择智能卡模式。

IrDA模式：通过设置USART_CR3寄存器的IREN位选择IrDA模式。

串口DMA发送接收：USART可以利用DMA连续通信。 Rx缓冲器和Tx缓冲器的DMA请求是分别产生的。使用DMA进行发送，可以通过设置USART_CR3寄存器上的DMAT位激活。可以通过设置USART_CR3寄存器的DMAR位激活使用DMA进行接收

 

串口设置

1，串口时钟使能：APB1ENR或APB2ENR

2，串口复位：APB1RSTR或APB2RSTR

3，串口波特率设置：USART_BRR(通过计算,上面笔记有)

4，串口控制：USART_CR1~3,中文参考手册542~546页,内容比较多

5，数据发送与接收：USART_DR

6，串口状态：USART_SR

 

USART_SR 状态寄存器

比较重要的两个位

RXNE（读数据寄存器非空），当该位被置 1 的时候，就是提示已经有数据被接收到了，并
且可以读出来了。这时候我们要做的就是尽快去读取 USART_DR，通过读 USART_DR 可以将
该位清零，也可以向该位写 0，直接清除。
TC（发送完成），当该位被置位的时候，表示 USART_DR 内的数据已经被发送完成了。如
果设置了这个位的中断，则会产生中断。该位也有两种清零方式： 1）读 USART_SR，写
USART_DR。 2）直接向该位写 0。

 

USART_DR寄存器

DR[8： 0]为串口数据，包含了发送或接收的数据。由于它是由两个寄存器组成的，一个给
发送用(TDR)，一个给接收用(RDR)，该寄存器兼具读和写的功能。 TDR 寄存器提供了内部总
线和输出移位寄存器之间的并行接口。 RDR 寄存器提供了输入移位寄存器和内部总线之间的并
行接口。如下图

半主机模式：
半主机是用于 ARM 目标的一种机制，可将来自应用程序代码的输入/输出请求传送至运行调试器的主机。例如，使用此机制可以启用 C 库中的函数，如 printf() 和 scanf()，来使用主机的屏幕和键盘，而不是在目标系统上配备屏幕和键盘。

这种机制很有用，因为开发时使用的硬件通常没有最终系统的所有输入和输出设备。 半主机可让主机来提供这些设备。半主机是通过一组定义好的软件指令（如 SVC）来实现的，这些指令通过程序控制生成异常。 应用程序调用相应的半主机调用，然后调试代理处理该异常。 调试代理提供与主机之间的必需通信。
简单的来说，半主机模式就是通过仿真器实现开发板在电脑上的输入和输出。机制的运行需要仿真器，否则无法运行， 开发式一般单片机需要独立运行，开发者应去掉仿真器，把printf函数通过单片机的外设来实现，例如通过开发板的串口，lcd或者sd卡。

以下是串口初始化代码
[mw_shl_code=c,true]void uart_init(u32 pclk2,u32 bound) { float temp; u16 mantissa; u16 fraction; temp=(float)(pclk2*1000000)/(bound*16);//得到USARTDIV,前面的笔记已经解释，这里就不重复了 mantissa=temp; //得到整数部分 fraction=(temp-mantissa)*16; //得到小数部分 mantissa<<=4; mantissa+=fraction; RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA口时钟 RCC->APB2ENR|=1<<14; //使能串口时钟 GPIOA->CRH&=0XFFFFF00F;//IO状态设置 GPIOA->CRH|=0X000008B0;//IO状态设置 RCC->APB2RSTR|=1<<14; //复位串口1 RCC->APB2RSTR&=~(1<<14);//停止复位 //波特率设置 USART1->BRR=mantissa; // 波特率设置 USART1->CR1|=0X200C; //1位停止,无校验位(原子哥这里应该备注错误了,停止位是通过CR2的12和13位来设置的,CR1设置不了,这里应该备注为USART使能，发送接收使能) #if EN_USART1_RX //如果使能了接收 //使能接收中断 USART1->CR1|=1<<8; //PE中断使能 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 } [/mw_shl_code]

上面初始化过程也发现原子哥有个备注写错了，USART1->CR1|=0X200C;备注的是1位停止位，停止位是通过CR2的12和13位来设置的,CR1设置不了,这里应该备注为USART使能，发送接收使能。

 

关于原子哥的中断处理函数也写的非常好，自己也用之前学过的位字段的方式改了一下代码，原理都差不多，原子哥用16位的变量当做寄存器操作，0~13位用于保存字节数，14和15位用于判断换行符来标示结束，用位字段主要考虑到程序的可读性，因为原子哥的标志位没有明确指令其作用，而用位字段能清晰的描述，当然，考虑到程序的效率，当然还是原子哥的方法好。以下附上我修改过的代码
[mw_shl_code=c,true]typedef struct{ unsigned REC_Num : 14; //前0~13位保存接收到的字节数 unsigned REC_0X0D : 1; //收到0x0d表示换行 unsigned REC_END : 1; //结束一次接收 }usart_rx_sta; usart_rx_sta USART_RX_STA; //接收状态标记 void USART1_IRQHandler(void) { u8 res; if(USART1->SR&(1<<5))//接收到数据 { res=USART1->DR; if(USART_RX_STA.REC_END == 0)//接收未完成 { if(USART_RX_STA.REC_0X0D == 1)//接收到了0x0d { if(res!=0x0a) memset(&USART_RX_STA, 0 ,sizeof(USART_RX_STA));//接收错误,重新开始 else USART_RX_STA.REC_END = 1; //接收完成了 }else //还没收到0X0D { if(res==0x0d)USART_RX_STA.REC_0X0D = 1; else { USART_RX_BUF[USART_RX_STA.REC_Num]=res; USART_RX_STA.REC_Num++; if(USART_RX_STA.REC_Num>(USART_REC_LEN-1)) memset(&USART_RX_STA, 0 ,sizeof(USART_RX_STA));//接收数据错误,重新开始接收 } } } } } [/mw_shl_code]

程序的运行结果都是一样的，基于考虑实际项目，串口需要有个超时机制，以下附上自己常用的超时机制的代码，如果超过50ms都还没接收到数据则强制接收结束。以下是代码

[mw_shl_code=c,true]/* * 函数名：UartRxMonitor * 描 述：UART通信接收的监控函数，用于判定一帧数据的接收完成 * 输 入：ms - 本函数调用的间隔时间，单位ms，直接开个定时器，每毫秒中断一次，形参设为1即可 * 输 出：无 */ void UartRxMonitor(u8 ms) { u8 cnt; static u8 cntbkp=0; static u8 idletmr=0; static u8 sigpost=0; cnt = usart3_get_long; //帧的长度 if (cnt == 0) { //没接收到数据 cntbkp = 0; //当前长度清零 return; } if (cnt != cntbkp) { //接收到了新数据，累加的时间清零，如果前后长度相等则开始ms的累加 idletmr = 0; //时间累计清零 sigpost = 0; //超时标志清零 cntbkp = cnt; //记下当前长度 return; } if (sigpost != 0) { //保证接收完成标志只推送一次 return; } idletmr += ms; //毫秒数累计,50ms     if (idletmr >= FRAME_SPACE_TIME) { //如果超过50ms长度依旧相等，则说明超时了，FRAME_SPACE_TIME是个宏定义，等于50 sigpost = 1; //超时标志 //可以强制接收完成 //也可以丢弃接收缓冲区的数据，看自己需求 } }[/mw_shl_code]