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»论坛 › 嵌入式/单片机论坛 › STM32/8 › [零基础学习STM32]第四讲:UART通讯实验—控制LED
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[零基础学习STM32]第四讲:UART通讯实验—控制LED

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楼主
ID:278743 发表于 2018-3-2 17:18 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
一、概述
1、UART简介
  UART:通用同步/异步串行接收/发送器，由时钟发生器、数据发送器和接收器三大部分组成。UART是一个全双工通用同步/异步串行收发模块，该接口是一个高度灵活的串行通信设备。STM32F407IGT6具有6个UART收发器，可使用相应的代码使能后使用。
2、UART特点
  • 全双工操作(相互独立的接收数据和发送数据)。
  • 同步操作时，可主机时钟同步，也可从机时钟同步。
  • 支持8和9位数据位，1或2位停止位的串行数据桢结构。
  • 由硬件支持的奇偶校验位发生和检验。
  • 数据溢出检测。
  • 帧错误检测。
  • 包括错误起始位的检测噪声滤波器和数字低通滤波器。
  • 三个完全独立的中断，TX发送完成、TX发送数据寄存器空、RX接收完成。
  • 支持多机通信模式。
  • 支持倍速异步通信模式。
3、UART时序
           图4_0 UART时序
空闲位：高电平。
启动位：一个低电平。
字符数据：可以选择8和9位数据位。
奇偶校验位：根据需要选择是否进行校验。
停止位：一个高电平。
4、TTL、RS232、RS485、RS422通信
TTL、RS232、RS485都是指电平信号，USART可使用相应的电平转换芯片，实现这三种通信。
  • TTL：电平信号数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”。通讯方式为全双工通信。
  • RS232：232中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑“1”为-3到-15V;逻辑“0”为+3到+15V。通讯方式为全双工，通讯距离15m，RS-232的数据最高传输速率为20Kbps。
  • RS485：RS485采用差分信号负逻辑，逻辑"1”以两线间的电压差为-(2~6)V表示;逻辑"0"以两线间的电压差为+(2~6)V表示。通讯方式为半双工，通讯距离1200m，RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。
  • RS422：RS422采用两对差分线传输数据，电平与RS485相同。通讯方式为全双工，通讯距离1200m，RS-422的数据最高传输速率为10Mbps。
二、硬件电路

                图4_1UART引脚图
             图4_2UART转USB
  本试验使用的芯片STM32F407IGT6，使用UART为UART_4，引脚位PA0和PA1，经过串口转USB芯片CH340转换后，可通过USB接口与计算机通讯。
三、 实验原理
  计算机安装 CH340 驱动后，可通过串口工具来接收串口发送的数据和向串口发送给数据。用串口工具打开iCore3对应的端口，波特率设为115200，发送相应的命令，便可以控制ARM LED的亮灭情况。串口命令如下表：
表4_1： 串口控制命令
LED_RED_ON\cr\lf
LED 红灯亮
LED_RED_OFF\cr\lf
LED 红灯灭
LED_BLUE_ON\cr\lf
LED 蓝灯亮
LED_BLUE_OFF\cr\lf
LED 蓝灯灭
LED_GREEN_ON\cr\lf
LED 绿灯亮
  LED_GREEN_OFF\cr\lf
LED 绿灯灭

                          图：4_3 控制实例
四、源代码
1.USART初始化结构体介绍
  1. typedefstruct
  2. {
  3. uint32_tUSART_BaudRate;           
  4. uint16_tUSART_WordLength;         
  5. uint16_tUSART_StopBits;           
  6. uint16_tUSART_Parity;              
  7. uint16_tUSART_Mode;               
  8. uint16_tUSART_HardwareFlowControl;
  9. } USART_InitTypeDef;
复制代码
  • 波特率：每秒传输的二进制位个数。
  • 数据长度：可选择8位，9位。
  • 停止位：可选择0.5位、1位、1.5位和2位。
  • 校验位：可选择无校验、奇校验、偶检验。
  • USART模式：可选择接收模式、发送模式、收发模式。

2．主函数
  1. /*
  2. * Name                : main
  3. * Description         : ---
  4. * Author              : ysloveivy.
  5. *
  6. * History
  7. * --------------------
  8. * Rev                 : 0.00
  9. * Date                : 11/21/2015
  10. *
  11. * create.
  12. * --------------------
  13. */
  14. int main(void)
  15. {
  16.         inti;
  17.         char buffer[20];
  18.         led.initialize();
  19.         usart4.initialize(9600);
  20.         usart4.printf("hello! I am iCore3!\r\n");                              //串口4输出
  21.         while(1){
  22.                 if(usart4.receive_ok_flag){                                          //接收完成
  23. usart4.receive_ok_flag = 0;
  24.                         for(i = 0;i <20;i++){
  25.                                 buffer[i] = tolower(usart4.receive_buffer[i]);
  26.                         }
  27.                         //比较接收信息
  28.                         if(memcmp(buffer,"led_red_on",strlen("led_red_on")) == 0){
  29.                                 LED_RED_ON;
  30.                                 usart4.printf("ok!\r\n");
  31.                         }
  32.                         if(memcmp(buffer,"led_red_off",strlen("led_red_off")) == 0){
  33.                                 LED_RED_OFF;
  34.                                 usart4.printf("ok!\r\n");
  35.                         }
  36.                         if(memcmp(buffer,"led_green_on",strlen("led_green_on")) == 0){
  37.                                 LED_GREEN_ON;
  38.                                 usart4.printf("ok!\r\n");
  39.                         }
  40.                         if(memcmp(buffer,"led_green_off",strlen("led_green_off")) == 0){
  41.                                 LED_GREEN_OFF;
  42.                                 usart4.printf("ok!\r\n");
  43.                         }
  44.                         if(memcmp(buffer,"led_blue_on",strlen("led_blue_on")) == 0){
  45.                                 LED_BLUE_ON;
  46.                                 usart4.printf("ok!\r\n");
  47.                         }
  48.                         if(memcmp(buffer,"led_blue_off",strlen("led_blue_off")) == 0){
  49.                                 LED_BLUE_OFF;
  50.                                 usart4.printf("ok!\r\n");
  51.                         }
  52.                 }
  53.         }
  54. }
复制代码
3.USART初始化及相关配置
  1. /*
  2. * Name               : initialize_usart4
  3. * Description        : ---
  4. * Author             : XiaomaGee
  5. *
  6. * History
  7. * -------------------
  8. * Rev                : 0.00
  9. * Date               : 11/21/2015
  10. *
  11. * create.
  12. * -------------------
  13. */
  14. staticint initialize_usart4(unsignedlongintbaudrate)
  15. {
  16.         GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
  17.         USART_InitTypeDefUSART_InitStructure;
  18.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  20.         RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);             // GPIO时钟使能

  22.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;                        //PA0为复用推挽输出
  23.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  24.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  25.         GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  27.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;                        //PA1为浮空输入
  28.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  29.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  30.         GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  32.         GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource0,GPIO_AF_UART4);           //PA0引脚复用为UART4
  33.         GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_UART4);           //PA1引脚复用为UART4

  35.         USART_DeInit(UART4);
  36.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART4, ENABLE);            //UART4时钟使能
  37. USART_InitStructure.USART_BaudRate = baudrate;                   //波特率
  38.         USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;      //8个数据位
  39.         USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;           //1个停止位
  40.         USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;             //无奇偶校验位
  41.         USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
  42.         USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;  //收发模式
  43.         USART_Init(UART4, &USART_InitStructure);                         //初始化UART4
  44.         USART_Cmd(UART4, ENABLE);                                        //使能UART4
  45.         USART_ITConfig(UART4,USART_IT_PE,ENABLE);
  46.         USART_ITConfig(UART4,USART_IT_RXNE,ENABLE);                      //打开UART4的中断

  48.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = UART4_IRQn;
  49.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
  50.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
  51.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  52.         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

  54.         return0;
  55. }
  56. /*
  57. * Name               : send_buffer4
  58. * Description        : ---
  59. * Author             : XiaomaGee
  60. *
  61. * History
  62. * -------------------
  63. * Rev                : 0.00
  64. * Date               : 11/21/2015
  65. *
  66. * create.
  67. * -------------------
  68. */
  69. staticint
  70. send_buffer4(void * buf,intlen)
  71. {
  72.         char *p = (char *)buf;

  74.         if(len<= 0)return -1;

  76.         while(len --){
  77.                 send_byte_to_usart4(*p);
  78.                 p ++;
  79.         }
  80.         return0;
  81. }

  83. /*
  84. * Name               : send_byte_to_usart4
  85. * Description        : ---
  86. * Author             : XiaomaGee
  87. *
  88. * History
  89. * -------------------
  90. * Rev                : 0.00
  91. * Date               : 11/21/2015
  92. *
  93. * create.
  94. * -------------------
  95. */
  96. staticint
  97. send_byte_to_usart4(char data)                  //TTL通信
  98. {
  99.         while(!(USART_GetFlagStatus(UART4,USART_FLAG_TC) == 1));          //等待发送数据完成
  100.         USART_SendData(UART4,data);                                       //将数据写入数据寄存器中

  102.         return0;
  103. }

  105. /*
  106. * Name               : send_string_to_usart4
  107. * Description        : ---
  108. * Author             : XiaomaGee
  109. *
  110. * History
  111. * -------------------
  112. * Rev                : 0.00
  113. * Date               : 11/21/2015
  114. *
  115. * create.
  116. * -------------------
  117. */
  118. staticint
  119. send_string_to_usart4(char * str)
  120. {
  121.         while(*str!='\0'){
  122.                 while(!(USART_GetFlagStatus(UART4,USART_FLAG_TC) == 1));
  123.                 USART_SendData(UART4,*str++);
  124.         }
  125.         return0;
  126. }
  127. /*
  128. * Name               : UART4_IRQHandler
  129. * Description        : ---
  130. * Author             : XiaomaGee
  131. *
  132. * History
  133. * -------------------
  134. * Rev                : 0.00
  135. * Date               : 11/21/2015
  136. *
  137. * create.
  138. * -------------------
  139. */
  140. int
  141. UART4_IRQHandler(void)
  142. {
  143. while(USART_GetFlagStatus(UART4,USART_FLAG_RXNE) == 0);
  144.         usart4.receive_buffer[usart4.counter++]=USART_ReceiveData(UART4); //接收数据

  146.         if(usart4.receive_buffer[usart4.counter - 1] == '\n'&& usart4.receive_buffer[usart4.counter - 2] == '\r'){
  147.                         usart4.receive_buffer[usart4.counter-1]=0;
  148.                         usart4.counter=0;
  149.                 usart4.receive_ok_flag=1;
  150. return0;
  151. }
  152. /*
  153. * Name               : printf
  154. * Description        : ---
  155. * Author             : XiaomaGee
  156. *
  157. * History
  158. * -------------------
  159. * Rev                : 0.00
  160. * Date               : 11/21/2015
  161. *
  162. * create.
  163. * -------------------
  164. */
  165. staticint
  166. my_printf4(constchar * fmt,...)                             //串口4输出
  167. {
  168.         __va_listarg_ptr;
  169.         charbuf[UART_BUFFER_SIZE];

  171.         memset(buf,'\0',sizeof(buf));

  173.         va_start(arg_ptr,fmt);
  174.         vsprintf(buf,fmt,arg_ptr);
  175.         va_end(arg_ptr);

  177.         send_string_to_usart4(buf);

  179.         return0;
复制代码
五、 实验现象
通过串口调试工具输入相应的命令，可以看到iCore3执行相应的明命令，LED按控制命令亮灭。
六、代码包下载
 iCore3_4_USART.rar (1.55 MB, 下载次数: 27)
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沙发
ID:593616 发表于 2019-9-10 18:37 | 只看该作者
写的好
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板凳
ID:332280 发表于 2020-7-2 08:57 | 只看该作者
51hei净出好东西
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地板
ID:797825 发表于 2020-7-5 15:57 | 只看该作者
挺好的，如果有加更全的通信协议就好了
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