STM32——串口

1、串口是什么

串口呢，作为硬件调试的时候，是很有用的，我觉得搞嵌入式是经常和串口打交道的

串口（Serial Port）是一种用于计算机和外部设备之间进行数据通信的接口。它通过串行通信方式传输数据，即一次只传输一个比特（位）。串口通信在早期的计算机系统中非常常见，用于连接键盘、鼠标、调制解调器、打印机等外部设备。

串口的主要特点包括：

  1. 简单性：串口通信协议相对简单，易于实现。
  2. 低成本：串口通信的硬件成本较低，适合一些低成本的应用。
  3. 广泛应用：虽然现代计算机更多地使用USB等高速接口，但串口在工业控制、嵌入式系统和调试设备中仍然广泛应用。

常见的串口类型包括 RS-232、RS-485 和 RS-422。RS-232 是最常见的串口标准，广泛用于个人计算机和各种嵌入式系统中。

总之，串口是一种重要的通信接口，尽管在现代计算机中不再那么常见，但在许多专业和工业应用中仍然非常有用。

2、串口的时序

在很多时候，我们经常忘记串口作为一种通信协议，是有自己的时序的，不过在使用串口的过程中，时序的特点以及需求，已经被波特率替代了，所以我们了解串口，不需要去了解他的时序，了解波特率就可以了

串口通信确实有时序（timing），这是因为串口通信是基于时间的。在串口通信中，数据以一定的速率（波特率，单位为比特每秒，bps）发送和接收。波特率决定了每秒钟传输的比特数。

以下是串口通信中的一些关键时序参数：

  1. 波特率（Baud Rate）：决定了数据传输的速度。常见的波特率包括 9600 bps、19200 bps、115200 bps 等。
  2. 数据位（Data Bits）：通常是 8 位，表示每个字符的长度。
  3. 停止位（Stop Bits）：通常是 1 位或 2 位，用于标识一个字符的结束。
  4. 奇偶校验位（Parity Bit）：用于检测传输错误，可以是无校验（None）、奇校验（Odd）或偶校验（Even）。

在串口通信中，这些参数需要在发送方和接收方之间一致，才能正确地进行数据传输。如果这些参数不匹配，可能会导致数据传输错误或通信失败。

总之，串口通信有明确的时序要求，这些时序参数确保数据在发送和接收端之间能够正确同步和解析。

3、自己生成串口时序

波特率： 9600 bps

数据位： 8 位

停止位： 1 位

奇偶校验位： Odd

时序示意图：

  1. Start Bit（开始位）：高电平，表示新的数据传输开始（1 bit）
  2. Data Bits（数据位）：8 个比特，表示要传输的数据（8 bits）
    • 高电平表示 1，低电平表示 0
  3. Parity Bit（奇偶校验位）：1 个比特，用于检测传输错误（1 bit）
    • 高电平表示奇校验，低电平表示偶校验
  4. Stop Bit（停止位）：1 个比特，表示数据传输结束（1 bit）
    • 高电平表示停止位

时序示例：

假设要传输的数据为 0x12（00010010），波特率为 9600 bps。

  1. Start Bit：高电平（1 bit）
  2. Data Bits：
    • 00010010（8 bits）
      • 高电平（1）：0
      • 低电平（0）：0
      • 高电平（1）：0
      • 低电平（0）：1
      • 高电平（1）：0
      • 低电平（0）：0
      • 高电平（1）：1
      • 低电平（0）：0
  3. Parity Bit：高电平（1 bit）
    • 奇校验，因为数据中有奇数个 1
  4. Stop Bit：高电平（1 bit）

总共传输 11 个比特（1 + 8 + 1 + 1），每秒钟传输 9600 个比特。

所以呢，数据位很简单啦~

奇偶校验位虽然比较复杂，但是呢，一般不用，所以

奇偶校验位（Parity Bit）是串口传输中的一种错误检测机制，它用于检测传输数据中的错误。奇偶校验位是一种简单的错误检测方法，它通过在数据中添加一个额外的比特来检测数据是否包含错误。

奇偶校验位的计算过程如下：

  1. 计算数据中 1 的个数（Odd Count）：将要传输的数据中的 1 个数计数。
  2. 如果 Odd Count 是奇数，那么添加一个 1 作为奇校验位（Odd Parity Bit）。
  3. 如果 Odd Count 是偶数，那么添加一个 0 作为偶校验位（Even Parity Bit）。

奇偶校验位的作用是：

  1. 检测数据中的错误：如果数据中包含错误，奇偶校验位将不同于预期的值。
  2. 检测数据的完整性：如果数据中缺少或添加了比特，奇偶校验位将不同于预期的值。

奇偶校验位的类型有两种：

  1. 奇校验（Odd Parity）：如果数据中 1 的个数是奇数，那么添加一个 1 作为奇校验位。
  2. 偶校验（Even Parity）：如果数据中 1 的个数是偶数，那么添加一个 0 作为偶校验位。

奇偶校验位的优缺点：

优点：

  • 简单易行，计算成本低
  • 可以检测简单的错误，例如数据中缺少或添加了比特

缺点：

  • 不可靠，无法检测复杂的错误，例如数据中的某些比特被损坏
  • 可能会产生误报，例如数据中包含多个错误时，奇偶校验位可能不同于预期的值

总的来说，奇偶校验位是一种简单的错误检测方法，但它并不是 foolproof 的解决方案。在实际应用中，通常会使用其他错误检测和纠正方法来确保数据的可靠传输。

4、STM32——配置

各位，请把目光集中，重点来了

其实呢串口到现在已经发展出了很多不同的通信协议，咱们主要还是以stm32的为主

首先，串口本身可以是全双工、半双工或单工，取决于具体的硬件实现和通信协议。

串口的数据线一般为两条一条TX输出一条RX接受

  

如图~串口的特点呢就是一方的RX————TX另一方的

电源呢随意，能通电就行，注意共地就ok

4.1、通信协议——TTL

 

串口作为一种通信协议，又有着不同的标准，stm32一般使用TTL协议

5VTTL电平标准

2.4V~5V：逻辑1。

0~0.4V: 逻辑0。

TTL信号的抗干扰能力较差，所以其通信距离很短，一般只能用于一个电路板上的两个不同芯片之间的通信。 

4.2、stm32的寄存器

 

重点呢还是这张图；

其实呢仔细一看，发送和接受的都有着同样的配置，唯一的区别呢就是接收多了一个唤醒单元

 4.3、配置流程（寄存器）

  1. 通过在USART_CR1寄存器上置位UE位来激活USART
  2. 编程USART_CR1的M位来定义字长
  3. 在USART_CR2中编程停止位的位长
  4. 如果采用多缓冲器通信，配置USART_CR3中的DMA使能位(DMAT)。按多缓冲器通信中的描述配置DMA寄存器,关于DMA下期再详细讲解。
  5. 利用USART_BRR寄存器选择要求的波特率。
  6. 设置USART_CR1中的TE位，发送一个空闲帧帧(一个数据帧长度的高电平)作为第一次数据发送
  7. 把要发送的数据写进USART_DR寄存器(此动作清除TXE位)。在只有一个缓冲器的情况下，对每个待发送的数据重复步骤7。
  8. 在USART_DR寄存器中写入最后一个数据字后，要等待TC=1，它表示最后一个数据帧的传输结束(移位寄存器中的数据全部发送完毕)。当需要关闭USART或需要进入停机模式之前，需要确认传输结束，避免破坏最后一次传输。

4.4、标准库源码

usart.h

#ifndef __USART_H
#define __USART_H

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void Usart1_Init(int baud);
void Usart1_SendByte(u8 ch);
void Usart1_SendStr(u8* str, u32 len);

#endif

usart.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "usart.h"
#include "stdio.h"

#define USART1_IDLE_ON
//启动文件 startup_stm32f10x_md.s 中
//中断处理函数
//RXNE标志，每次收到一个字节时触发中断

//接收数据
//解析数据
//执行指令
u8 g_U1_RecvBuf[32] = "";
u8 g_U1_RecvFlag = 0;//接收完成标志 告诉main


#ifndef USART1_IDLE_ON
//定长数据 4个字节
void USART1_IRQHandler(void)
{
	static int index = 0;
	if(SET == USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE))//检测中断源
	{
		if(0 == g_U1_RecvFlag){
			g_U1_RecvBuf[index] = USART_ReceiveData(USART1);
			index++;
			if(index >= 4){
				g_U1_RecvFlag = 1;
				index = 0;
			}
		}else{
			USART_ReceiveData(USART1);
		}
	}

}

#else 
//不定长
//1.规定接收字符 \r\n AT指令
//2.使用空闲中断 IDLE -- 上一帧数据后，一帧时间内没有收到新的一帧，则视作空闲事件
//3.超时检测 收到一帧后，定时器定时10ms，接收接收完成，触发定时器中断视作接收完成，收到新数据，清空计数器
void USART1_IRQHandler(void)
{
	static int index = 0;
	if(SET == USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE))//检测中断源
	{
		if(0 == g_U1_RecvFlag){
			g_U1_RecvBuf[index] = USART_ReceiveData(USART1);
			index++;
		}else{
			USART_ReceiveData(USART1);
		}
	}
	if(SET == USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE))//空闲中断
	{
		g_U1_RecvFlag = 1;
		index = 0;
		
		//清除中断标志位
		USART1->SR;
		USART1->DR;
	}

}


#endif

//给printf进行重定向，fputc
int fputc(int ch, FILE* file)
{
	Usart1_SendByte(ch);
	return ch;
}

//USART1
//PA9 -- TX
//PA10 -- RX 
void Usart1_Init(int baud)
{
	//打开时钟 GPIOA，USART1
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	
	//PA9 -- 复用推挽输出
	GPIO_InitTypeDef gpio_struct;
	gpio_struct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	gpio_struct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	gpio_struct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &gpio_struct);
	
	//PA10 -- 浮空输入
	gpio_struct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	gpio_struct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_Init(GPIOA, &gpio_struct);
	
	//USART1 的初始化
	USART_InitTypeDef usart_struct;
	usart_struct.USART_BaudRate = baud; //波特率
	usart_struct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //8位数据位长度
	usart_struct.USART_Parity = USART_Parity_No; //无校验
	usart_struct.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //1位停止位
	usart_struct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件流控
	usart_struct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //接收，发送使能
	USART_Init(USART1, &usart_struct);
	
	//USART使能中断
	//接收中断
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
	
#ifdef USART1_IDLE_ON 
	//空闲中断
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);
#endif	

	//NVIC设置USART对应的中断通道
	NVIC_InitTypeDef nvic_struct;
	nvic_struct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //中断通道 再头文件stm32f10x.h 200多行
	nvic_struct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;   //通道使能
	nvic_struct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //抢占优先级
	nvic_struct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;		   //响应优先级	 
	NVIC_Init(&nvic_struct);
	
	
	//USART 使能
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);

}
void Usart1_SendByte(u8 ch)
{
	USART_SendData(USART1, ch);//发送
	//等待发送 
	//TXE -- 发送数据寄存器空标志位 -- 数据被发送移位寄存器取走就会 置一
	while(SET != USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE));
}
void Usart1_SendStr(u8* str, u32 len)
{
	while(len--)
	{
		Usart1_SendByte(*str);
		str++;
	}
}

 

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