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从零开始学习stm32(五)

串口的基本概念

串口

1、串口的接口与并行接口:

​ 串行接口:指数据一位一位地顺序传送

​ 并行接口: 一次同时传输多位数据

2、特点:

​ 串行接口:通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通行,降低成本,适用于远距离通信,但传送速度较慢。

​ 并行接口: 并行接口的通道之间存在互相干扰,传输时速度就受到了限制,传输容易出错,但是同一时刻传输的数据量大。

3、分类

  • 信息传送的方向
  • 按照串行数据的时钟控制方式:同步异步

USART基本原理

1、USART与UART

USART (通用同步异步串行收发器)

  • 一个全双工通用同步异步串行收发模块
  • 根据实际需求配置称同步模式,亦可以将其配置成一波模式

UART

  • 一种通信接口,通信协议
  • 异步通信,全双工

2、特性

  • 编码方式:NRZ标准格式
  • 分数波特率发生器系统,提供精确的波特率,具有分频器
  • 数据通信格式
  • 可配置的使用DMA的多缓冲器通信
  • 10个带标志的中断源

​ 对于数据通信格式来说,包含了可编程数据字长度:8位或9位,可配置的停止位:1位或2位。

​ 校验位:奇校验和偶校验

3、组成

  • 时钟发生器
    • 同步逻辑电路,波特率发生器
  • 数据发生器
    • 写入缓冲器和串行移位寄存器、校验位发生器、控制逻辑电路
  • 接收器(最复杂部分)
    • 时钟
    • 数据接收单元:异步数据的接收
    • 校验位校验器、控制逻辑、移位寄存器和两级缓冲器(支持帧错误、数据溢出和校验错误的检测)
  • 引脚
    • RX:接收数据串行输
      • 通过过采样计数来区别数据和噪音,从而恢复数据
    • TX:发送数据输出
      • 当发送被禁止时,输出引脚恢复到它的I/O端口配置
      • 当发生器被激活,并且不发送数据时,Tx引脚处于高电平
    • CK:发送时钟输出
      • 此引脚输出用于同步传输的时钟
      • 此start位和stop位上没有时钟脉冲,可在最后一个数据位送出一个时钟脉冲
      • 数据可以在RX上同步被接收,在智能卡模式里,CK可以为智能卡提供时钟

4、应用

​ 任何USART双向通信至少两个引脚,接收数据输入和发送数据输出;同步通信需要发送器时钟输出(CK); IrDA模式里需要下列引脚:IrDA_RDI、IrDA_TDO

5、寄存器

  • SR状态寄存器
  • DR数据寄存器
  • 波特比率寄存器
  • 控制寄存器1/2/3

串口中断思路

USART的各种中断事件被连接到一个中断向量,有以下各种中断事件:

1、发送期间:发送完成、清楚发送、数据寄存器空。

2、接收期间:空闲总线检测、溢出错误、接收数据寄存器非空、校验错误、LIN断开符号检测、噪音标志(仅在多缓冲通信)和帧错误

设置对应的使能控制位,事件就可以产生各自的中断。

实现方法

配置串口中断:

1、设置串口中断请求事件

2、内嵌向量中断控制器NVIC

实现中断服务函数:

1、判断是否触发中断条件

2、若触发、则执行相应动作

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#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> #include<termios.h> #include<errno.h> #include<string.h> #define FALSE -1 #define TRUE 0 int UART_Open(int fd,char* port); void UART_Close(int fd); int UART_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity); int UART_Init(int fd, int speed,int flow_ctrlint ,int databits,int stopbits,char parity); int UART_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len); int UART_Send(int fd, char *send_buf,int data_len); /***************************************************************** * 名称: UART0_Open * 功能: 打开串口并返回串口设备文件描述 * 入口参数: fd :文件描述符 port :串口号(ttyS0,ttyS1,ttyS2) * 出口参数: 正确返回为1,错误返回为0 *****************************************************************/ int UART_Open(int fd,char* port) { fd = open( port, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);//fopen if (FALSE == fd){ perror("Can't Open Serial Port"); return(FALSE); } //判断串口的状态是否为阻塞状态 if(fcntl(fd, F_SETFL, 0) < 0){ printf("fcntl failed!n"); return(FALSE); } else { // printf("fcntl=%dn",fcntl(fd, F_SETFL,0)); } //测试是否为终端设备 if(0 == isatty(STDIN_FILENO)){ printf("standard input is not a terminal devicen"); return(FALSE); } return fd; } void UART_Close(int fd) { close(fd); } /******************************************************************* * 名称: UART0_Set * 功能: 设置串口数据位,停止位和效验位 * 入口参数: fd 串口文件描述符 * speed 串口速度 * flow_ctrl 数据流控制 * databits 数据位 取值为 7 或者8 * stopbits 停止位 取值为 1 或者2 * parity 效验类型 取值为N,E,O,,S *出口参数: 正确返回为1,错误返回为0 *******************************************************************/ int UART_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity) { int i; // int status; int speed_arr[] = { B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300, B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300 }; int name_arr[] = { 38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, 38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300 }; struct termios options; /*tcgetattr(fd,&options)得到与fd指向对象的相关参数,并将它们保存于options,该函数,还可以测试配置是否正确,该串口是否可用等。若调用成功,函数返回值为0,若调用失败,函数返回值为1. */ if(tcgetattr( fd,&options) != 0){ perror("SetupSerial 1"); return(FALSE); } //设置串口输入波特率和输出波特率 for(i= 0;i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int);i++) { if (speed == name_arr[i]) { cfsetispeed(&options, speed_arr[i]); cfsetospeed(&options, speed_arr[i]); } } //修改控制模式,保证程序不会占用串口 options.c_cflag |= CLOCAL; //修改控制模式,使得能够从串口中读取输入数据 options.c_cflag |= CREAD; //设置数据流控制 switch(flow_ctrl){ case 0 : //不使用流控制 options.c_cflag &= ~CRTSCTS; break; case 1 : //使用硬件流控制 options.c_cflag |= CRTSCTS; break; case 2 : //使用软件流控制 options.c_cflag |= IXON | IXOFF | IXANY; break; } //设置数据位 options.c_cflag &= ~CSIZE; //屏蔽其他标志位 switch (databits){ case 5 : options.c_cflag |= CS5; break; case 6 : options.c_cflag |= CS6; break; case 7 : options.c_cflag |= CS7; break; case 8: options.c_cflag |= CS8; break; default: fprintf(stderr,"Unsupported data sizen"); return (FALSE); } //设置校验位 switch (parity) { case 'n': case 'N': //无奇偶校验位。 options.c_cflag &= ~PARENB; options.c_iflag &= ~INPCK; break; case 'o': case 'O': //设置为奇校验 options.c_cflag |= (PARODD | PARENB); options.c_iflag |= INPCK; break; case 'e': case 'E': //设置为偶校验 options.c_cflag |= PARENB; options.c_cflag &= ~PARODD; options.c_iflag |= INPCK; break; case 's': case 'S': //设置为空格 options.c_cflag &= ~PARENB; options.c_cflag &= ~CSTOPB; break; default: fprintf(stderr,"Unsupported parityn"); return (FALSE); } // 设置停止位 switch (stopbits){ case 1: options.c_cflag &= ~CSTOPB; break; case 2: options.c_cflag |= CSTOPB; break; default: fprintf(stderr,"Unsupported stop bitsn"); return (FALSE); } //修改输出模式,原始数据输出 options.c_oflag &= ~OPOST; //设置等待时间和最小接收字符 options.c_cc[VTIME] = 1; /* 读取一个字符等待1*(1/10)s */ options.c_cc[VMIN] = 1; /* 读取字符的最少个数为1 */ //如果发生数据溢出,接收数据,但是不再读取 tcflush(fd,TCIFLUSH); //激活配置 (将修改后的termios数据设置到串口中) if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0) { perror("com set error!/n"); return (FALSE); } return (TRUE); } int UART_Init(int fd, int speed,int flow_ctrlint ,int databits,int stopbits,char parity) { //设置串口数据帧格式 if (FALSE == UART_Set(fd,speed,flow_ctrlint,databits,stopbits,parity)) { return FALSE; } else { return TRUE; } } /******************************************************************* * 名称: UART0_Recv * 功能: 接收串口数据 * 入口参数: fd :文件描述符 * rcv_buf :接收串口中数据存入rcv_buf缓冲区中 * data_len :一帧数据的长度 * 出口参数: 正确返回为1,错误返回为0 *******************************************************************/ int UART_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len) { int len,fs_sel; fd_set fs_read; struct timeval time; FD_ZERO(&fs_read); FD_SET(fd,&fs_read); time.tv_sec = 10; time.tv_usec = 0; //使用select实现串口的多路通信 fs_sel = select(fd+1,&fs_read,NULL,NULL,&time); if(fs_sel){ len = read(fd,rcv_buf,data_len); return len; } else { return FALSE; } } /******************************************************************* * 名称: UART0_Send * 功能: 发送数据 * 入口参数: fd :文件描述符 * send_buf :存放串口发送数据 * data_len :一帧数据的个数 * 出口参数: 正确返回为1,错误返回为0 *******************************************************************/ int UART_Send(int fd, char *send_buf,int data_len) { int ret; ret = write(fd,send_buf,data_len); if (data_len == ret ){ return ret; } else { tcflush(fd,TCOFLUSH); return FALSE; } } //协议的打包 //协议的解析 int main(int argc, char **argv) { int fd = FALSE; int ret; char rcv_buf[512]; int i; if(argc != 2){ printf("Usage: %s /dev/ttySn n",argv[0]); return FALSE; } fd = UART_Open(fd,argv[1]); if(FALSE == fd){ printf("open errorn"); exit(1); } ret = UART_Init(fd,9600,0,8,1,'N'); if (FALSE == fd){ printf("Set Port Errorn"); exit(1); } #if 1 while(1) { // ret = UART_Send(fd,"hellorn",7); // if(FALSE == ret) // { // printf("write error!n"); // exit(1); // } memset(rcv_buf,0,sizeof(rcv_buf)); ret = UART_Recv(fd, rcv_buf,7); if( ret > 0) { printf("%s",rcv_buf); } else { printf("cannot receive data1n"); exit(1); } sleep(1); } #else ret = UART_Send(fd,"*IDN?n",6); if(FALSE == ret){ printf("write error!n"); exit(1); } printf("command: %sn","*IDN?"); memset(rcv_buf,0,sizeof(rcv_buf)); for(i=0;;i++) { ret = UART_Recv(fd, rcv_buf,512); if( ret > 0){ rcv_buf[ret]=''; printf("%s",rcv_buf); } else { printf("cannot receive data1n"); break; } if('n' == rcv_buf[ret-1]) break; } #endif UART_Close(fd); return 0; }

最后

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