[零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)STM32]第四講:UART通訊實驗—控制LED

ID:278743 · 發(fā)表于 2018-3-2 17:18

一、概述

1、UART簡介

UART:通用同步/異步串行接收/發(fā)送器，由時鐘發(fā)生器、數(shù)據(jù)發(fā)送器和接收器三大部分組成。UART是一個全雙工通用同步/異步串行收發(fā)模塊，該接口是一個高度靈活的串行通信設(shè)備。STM32F407IGT6具有6個UART收發(fā)器，可使用相應(yīng)的代碼使能后使用。

2、UART特點(diǎn)

全雙工操作(相互獨(dú)立的接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù))。
同步操作時，可主機(jī)時鐘同步，也可從機(jī)時鐘同步。
支持8和9位數(shù)據(jù)位，1或2位停止位的串行數(shù)據(jù)楨結(jié)構(gòu)。
由硬件支持的奇偶校驗位發(fā)生和檢驗。
數(shù)據(jù)溢出檢測。
幀錯誤檢測。
包括錯誤起始位的檢測噪聲濾波器和數(shù)字低通濾波器。
三個完全獨(dú)立的中斷，TX發(fā)送完成、TX發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空、RX接收完成。
支持多機(jī)通信模式。
支持倍速異步通信模式。

3、UART時序

圖4_0 UART時序

空閑位：高電平。

啟動位：一個低電平。

字符數(shù)據(jù)：可以選擇8和9位數(shù)據(jù)位。

奇偶校驗位：根據(jù)需要選擇是否進(jìn)行校驗。

停止位：一個高電平。

4、TTL、RS232、RS485、RS422通信

TTL、RS232、RS485都是指電平信號，USART可使用相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換芯片，實現(xiàn)這三種通信。

TTL：電平信號數(shù)據(jù)表示采用二進(jìn)制規(guī)定，+5V等價于邏輯“1”，0V等價于邏輯“0”。通訊方式為全雙工通信。
RS232：232中任何一條信號線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏輯“1”為-3到-15V;邏輯“0”為+3到+15V。通訊方式為全雙工，通訊距離15m，RS-232的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為20Kbps。
RS485：RS485采用差分信號負(fù)邏輯，邏輯"1”以兩線間的電壓差為-(2~6)V表示;邏輯"0"以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示。通訊方式為半雙工，通訊距離1200m，RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。
RS422：RS422采用兩對差分線傳輸數(shù)據(jù)，電平與RS485相同。通訊方式為全雙工，通訊距離1200m，RS-422的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。

二、硬件電路

圖4_1UART引腳圖

圖4_2UART轉(zhuǎn)USB

本試驗使用的芯片STM32F407IGT6，使用UART為UART_4，引腳位PA0和PA1，經(jīng)過串口轉(zhuǎn)USB芯片CH340轉(zhuǎn)換后，可通過USB接口與計算機(jī)通訊。

三、實驗原理

計算機(jī)安裝 CH340 驅(qū)動后，可通過串口工具來接收串口發(fā)送的數(shù)據(jù)和向串口發(fā)送給數(shù)據(jù)。用串口工具打開iCore3對應(yīng)的端口，波特率設(shè)為115200，發(fā)送相應(yīng)的命令，便可以控制ARM LED的亮滅情況。串口命令如下表：

表4_1：串口控制命令

LED_RED_ON\cr\lf	LED 紅燈亮
LED_RED_OFF\cr\lf	LED 紅燈滅
LED_BLUE_ON\cr\lf	LED 藍(lán)燈亮
LED_BLUE_OFF\cr\lf	LED 藍(lán)燈滅
LED_GREEN_ON\cr\lf	LED 綠燈亮
LED_GREEN_OFF\cr\lf	LED 綠燈滅

圖：4_3 控制實例

四、源代碼

1.USART初始化結(jié)構(gòu)體介紹

typedefstruct
{
uint32_tUSART_BaudRate;
uint16_tUSART_WordLength;
uint16_tUSART_StopBits;
uint16_tUSART_Parity;
uint16_tUSART_Mode;
uint16_tUSART_HardwareFlowControl;
} USART_InitTypeDef;

復(fù)制代碼

波特率：每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位個數(shù)。
數(shù)據(jù)長度：可選擇8位，9位。
停止位：可選擇0.5位、1位、1.5位和2位。
校驗位：可選擇無校驗、奇校驗、偶檢驗。
USART模式：可選擇接收模式、發(fā)送模式、收發(fā)模式。

2．主函數(shù)

/*
* Name : main
* Description : ---
* Author : ysloveivy.
*
* History
* --------------------
* Rev : 0.00
* Date : 11/21/2015
*
* create.
* --------------------
*/
int main(void)
{
inti;
char buffer[20];
led.initialize();
usart4.initialize(9600);
usart4.printf("hello! I am iCore3!\r\n"); //串口4輸出
while(1){
if(usart4.receive_ok_flag){ //接收完成
usart4.receive_ok_flag = 0;
for(i = 0;i <20;i++){
buffer[i] = tolower(usart4.receive_buffer[i]);
}
//比較接收信息
if(memcmp(buffer,"led_red_on",strlen("led_red_on")) == 0){
LED_RED_ON;
usart4.printf("ok!\r\n");
}
if(memcmp(buffer,"led_red_off",strlen("led_red_off")) == 0){
LED_RED_OFF;
usart4.printf("ok!\r\n");
}
if(memcmp(buffer,"led_green_on",strlen("led_green_on")) == 0){
LED_GREEN_ON;
usart4.printf("ok!\r\n");
}
if(memcmp(buffer,"led_green_off",strlen("led_green_off")) == 0){
LED_GREEN_OFF;
usart4.printf("ok!\r\n");
}
if(memcmp(buffer,"led_blue_on",strlen("led_blue_on")) == 0){
LED_BLUE_ON;
usart4.printf("ok!\r\n");
}
if(memcmp(buffer,"led_blue_off",strlen("led_blue_off")) == 0){
LED_BLUE_OFF;
usart4.printf("ok!\r\n");
}
}
}
}

復(fù)制代碼

3.USART初始化及相關(guān)配置

/*
* Name : initialize_usart4
* Description : ---
* Author : XiaomaGee
*
* History
* -------------------
* Rev : 0.00
* Date : 11/21/2015
*
* create.
* -------------------
*/
staticint initialize_usart4(unsignedlongintbaudrate)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDefUSART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); // GPIO時鐘使能
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; //PA0為復(fù)用推挽輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; //PA1為浮空輸入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_UART4); //PA0引腳復(fù)用為UART4
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_UART4); //PA1引腳復(fù)用為UART4
USART_DeInit(UART4);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART4, ENABLE); //UART4時鐘使能
USART_InitStructure.USART_BaudRate = baudrate; //波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //8個數(shù)據(jù)位
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //1個停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ; //無奇偶校驗位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發(fā)模式
USART_Init(UART4, &USART_InitStructure); //初始化UART4
USART_Cmd(UART4, ENABLE); //使能UART4
USART_ITConfig(UART4,USART_IT_PE,ENABLE);
USART_ITConfig(UART4,USART_IT_RXNE,ENABLE); //打開UART4的中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = UART4_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
return0;
}
/*
* Name : send_buffer4
* Description : ---
* Author : XiaomaGee
*
* History
* -------------------
* Rev : 0.00
* Date : 11/21/2015
*
* create.
* -------------------
*/
staticint
send_buffer4(void * buf,intlen)
{
char *p = (char *)buf;
if(len<= 0)return -1;
while(len --){
send_byte_to_usart4(*p);
p ++;
}
return0;
}
/*
* Name : send_byte_to_usart4
* Description : ---
* Author : XiaomaGee
*
* History
* -------------------
* Rev : 0.00
* Date : 11/21/2015
*
* create.
* -------------------
*/
staticint
send_byte_to_usart4(char data) //TTL通信
{
while(!(USART_GetFlagStatus(UART4,USART_FLAG_TC) == 1)); //等待發(fā)送數(shù)據(jù)完成
USART_SendData(UART4,data); //將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寄存器中
return0;
}
/*
* Name : send_string_to_usart4
* Description : ---
* Author : XiaomaGee
*
* History
* -------------------
* Rev : 0.00
* Date : 11/21/2015
*
* create.
* -------------------
*/
staticint
send_string_to_usart4(char * str)
{
while(*str!='\0'){
while(!(USART_GetFlagStatus(UART4,USART_FLAG_TC) == 1));
USART_SendData(UART4,*str++);
}
return0;
}
/*
* Name : UART4_IRQHandler
* Description : ---
* Author : XiaomaGee
*
* History
* -------------------
* Rev : 0.00
* Date : 11/21/2015
*
* create.
* -------------------
*/
int
UART4_IRQHandler(void)
{
while(USART_GetFlagStatus(UART4,USART_FLAG_RXNE) == 0);
usart4.receive_buffer[usart4.counter++]=USART_ReceiveData(UART4); //接收數(shù)據(jù)
if(usart4.receive_buffer[usart4.counter - 1] == '\n'&& usart4.receive_buffer[usart4.counter - 2] == '\r'){
usart4.receive_buffer[usart4.counter-1]=0;
usart4.counter=0;
usart4.receive_ok_flag=1;
return0;
}
/*
* Name : printf
* Description : ---
* Author : XiaomaGee
*
* History
* -------------------
* Rev : 0.00
* Date : 11/21/2015
*
* create.
* -------------------
*/
staticint
my_printf4(constchar * fmt,...) //串口4輸出
{
__va_listarg_ptr;
charbuf[UART_BUFFER_SIZE];
memset(buf,'\0',sizeof(buf));
va_start(arg_ptr,fmt);
vsprintf(buf,fmt,arg_ptr);
va_end(arg_ptr);
send_string_to_usart4(buf);
return0;

復(fù)制代碼

五、實驗現(xiàn)象

通過串口調(diào)試工具輸入相應(yīng)的命令，可以看到iCore3執(zhí)行相應(yīng)的明命令，LED按控制命令亮滅。

六、代碼包下載

iCore3_4_USART.rar (1.55 MB, 下載次數(shù): 27)

ID:593616 · 發(fā)表于 2019-9-10 18:37

寫的好

ID:332280 · 發(fā)表于 2020-7-2 08:57

51hei凈出好東西

ID:797825 · 發(fā)表于 2020-7-5 15:57

挺好的，如果有加更全的通信協(xié)議就好了

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[零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)STM32]第四講:UART通訊實驗—控制LED