STM32F4外设配置速查【串口通信部分】

忘是亡心i 2022-12-28 08:14 90阅读 0赞

## RS232串口通信 ##

使用简单，参见以下源代码

## 驱动配置 ##

usart.c

#include "sys.h"
    #include "usart.h" 
    
    
    //如果使用ucos,则包括下面的头文件即可.
    #if SYSTEM_SUPPORT_OS
    	#include "includes.h" //ucos 使用 
    #endif
    //加入以下代码,支持printf函数,而不需要选择use MicroLIB 
    #if 1
    	#pragma import(__use_no_semihosting) 
    	//标准库需要的支持函数 
    	struct __FILE 
    	{  
    		int handle; 
    	}; 
    
    	FILE __stdout;       
    
    	//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式 
    	_sys_exit(int x) 
    	{  
    		x = x; 
        } 
    
    	//重定义fputc函数 
    	int fputc(int ch, FILE *f)
    	{  	
    		while((USART1->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕 
    		USART1->DR = (u8) ch;      
    		return ch;
    	}
    #endif
    
    
    #if EN_USART1_RX//如果使能了接收
    	
    	//串口1中断服务程序
    	//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误
    
    	u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];//接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
    	
    	//接收状态
    	//bit15， 接收完成标志
    	//bit14， 接收到0x0d
    	//bit13~0， 接收到的有效字节数目
    	u16 USART_RX_STA=0;//接收状态标记 
    
    	//初始化IO USART1
    	//bound:波特率
    	void uart_init(u32 bound)
        { 
      		GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    		USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
            NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    	
            //1. 使能GPIOA时钟
    		RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);
            //2. 使能USART1时钟
    		RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
    
    		//3. Usart1对应引脚复用映射
    		GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);//GPIOA9复用为USART1
    		GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);//GPIOA10复用为USART1
    	
    		//4. GPIO端口配置
      		GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;//GPIOA9与GPIOA10
    		GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//引脚复用
    		GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//速度50MHz
    		GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//推挽输出
    		GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP;//内部上拉
            //应用设置
    		GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
    
       		//5. USART1 初始化设置
    		USART_InitStructure.USART_BaudRate=bound;//波特率由初始化函数传入参数bound决定
    		USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
    		USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;//一个停止位
    		USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;//无奇偶校验位
    		USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
    		USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//收发模式
      		//应用设置
            USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    	
            //6. 使能Usart1
      		USART_Cmd(USART1, ENABLE);
    	
    		//USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);
    	
    	#if EN_USART1_RX//如果未使能串口接收相关配置（无法硬件接收串口通信）
        	//7. 开启Usart相关中断
    		USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
    
    		//8. Usart1中断优先级配置
      		NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;//串口1中断通道
    		NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3;//抢占优先级3
    		NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=3;//子优先级3
    		NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//IRQ通道使能
            //应用设置
    		NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    	#endif
    	}
    
    //Usart1中断服务函数
    	void USART1_IRQHandler(void)
    	{ 
    		u8 Res;
            
            //如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真，则需要支持OS
    		#if SYSTEM_SUPPORT_OS
    			OSIntEnter();    
    		#endif
            
            //接收中断
            //即判断串口是否已经接收到了数据(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
            //0x0D为“回车”的ASCII码，0x0A为“换行”的ASCII码
            //接收到数据要求以回车、换行结尾
    		if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) != RESET)//判断中断标志位是否接收到了来自串口的中断申请（USART_IT_RXNE类型中断信号）
    		{ 
    			Res=USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR) 即 读取接收到的数据
    		
    			if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//如果接收未完成
    			{ 
    				if(USART_RX_STA&0x4000)//且接收到了0x0D
    				{ 
    					if(Res!=0x0a)//现在接收到的不是0x0A
                        	USART_RX_STA=0;//那么接收错误,重新开始
    					else//现在接收到的是0x0A 
                        	USART_RX_STA|=0x8000;//那么接收完成了 
    				}
    				else//但没收到0X0D
    				{ 	
    					if(Res==0x0d)//如果这次收到的是0x0d
                        	USART_RX_STA|=0x4000;//先标记一下
    					else
    					{ 
    						USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res;//定位到接收数据开头
    						USART_RX_STA++;//接收到的有效位+1，往后检查0x0D或0x0A
    						if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))
                                USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收 
    					}		 
    				}
    			}   		 
      		} 
            
    	#if SYSTEM_SUPPORT_OS//如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真，则需要支持OS.
    		OSIntExit();  											 
    	#endif
    	} 
    #endif

usart.h

#ifndef __USART_H
    	#define __USART_H
    	#include "stdio.h" 
    	#include "stm32f4xx_conf.h"
    	#include "sys.h" 
    
    	#define USART_REC_LEN 200 //定义最大接收字节数 200
    	#define EN_USART1_RX 1 //使能（1）/禁止（0）串口1接收
    
    	extern u8  USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符 
    	extern u16 USART_RX_STA;         		//接收状态标记 
    	//如果想串口中断接收，请不要注释以下宏定义
    
    	void uart_init(u32 bound);
    #endif

key.c

#include "key.h"
    #include "delay.h" 
    
    //按键初始化函数
    void KEY_Init(void)
    { 
    	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        
    	//1. 使能GPIOA,GPIOE时钟
      	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA|RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);
        
     	//2. 设置一般按钮相关GPIOF
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4;//设置KEY0 KEY1 KEY2对应引脚
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通输入模式
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M
      	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//内部上拉
        //应用GPIO设定
      	GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
    
        //3. 设置WK_UP按钮相关GPIOA
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;//设置WK_UP对应引脚
      	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN ;//内部下拉
        //应用GPIO设定
      	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    } 
    
    //按键处理函数
    //返回按键值
    //mode==0,不支持连续按;mode==1,支持连续按;
    u8 KEY_Scan(u8 mode)
    { 	 
        
    //响应优先级：KEY0>KEY1>KEY2>WK_UP
    //0，没有任何按键按下
    //1，KEY0按下
    //2，KEY1按下
    //3，KEY2按下 
    //4，WKUP按下 WK_UP
        
    	static u8 key_up=1;//按键按松开标志
    	if(mode)
            key_up=1;//支持连按 
        
    	if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||KEY2==0||WK_UP==1))
    	{ 
    		delay_ms(10);//按键防抖 
            
    		key_up=0;
    		if(KEY0==0)
                return 1;
    		else if(KEY1==0)
                return 2;
    		else if(KEY2==0)
                return 3;
    		else if(WK_UP==1)
                return 4;
    	}
        else if(KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==1&&WK_UP==0)
            key_up=1;
     	return 0;// 无按键按下
    }

## 应用 ##

main.c

#include "sys.h"
    #include "delay.h"
    #include "led.h"
    #include "beep.h"
    #include "key.h"
    
    #include "usart.h"//开启串口必须引用
    
    int main(void)
    { 
    	u8 t;
    	u8 len;	
    	u16 times=0;  
    	
    	delay_init(168);//延时初始化
    	LED_Init();//初始化LED_GPIO
        
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
        
        //在引用usart.h情况下，调用此函数即可开启串口 
        uart_init(115200);//串口初始化波特率为115200
        
    	while(1)
    	{ 
    		if(USART_RX_STA&0x8000)
    		{ 					   
    			len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
    			printf("\r\n发送的消息:\r\n");
    			for(t=0;t<len;t++)
    			{ 
    				USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]);//向串口1发送数据
    				while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束
    			}
    			printf("\r\n\r\n");//插入换行
    			USART_RX_STA=0;
    		}
            else
    		{ 
    			times++;
    			if(times%5000==0)
    			{ 
    				printf("experimenting\r\n\r\n\r\n");
    			}
    			if(times%200==0)
                    printf("请输入数据,必须以回车键结束\r\n");
    			if(times%30==0)LED0=!LED0;//闪烁LED,提示系统正在运行
    			delay_ms(10);   
    		}
    	}
    }

# RS485串口通信 #

串口只是**物理层**的一个标准，没有给定接口插件电缆和使用的协议，**只要使用的接口插件电缆符合串口标准就可以在实际中灵活使用**，在串口接口标准上使用各种协议进行通讯和设备控制

典型串口通信标准是RS232和RS485和RS242，只定义了接口电压、阻抗等物理标准，软件协议可以通用

## RS232的缺陷 ##

1.  接口信号电平较高，易损坏接口电路ic
2.  传输速率较低，异步传输波特率为20Kbps
3.  接口使用一根信号线和一根信号返回线构成共地的传输形式，易产生共模干扰，抗噪声干扰性能弱
4.  传输距离有限，实际使用距离仅在50m左右

## RS485优点 ##

1.  接口电平低，不易损坏ic：两线电压差为+(2~6)V表示逻辑1；两线电压差为-(2~6)V表示逻辑0、
2.  10米内传输速率可达35Mbps，在1200m时，传输速率达100Kbps
3.  采用平衡驱动器和差分接收器组合，抗共模干扰能力强，抗噪声性能好
4.  传输距离最长可到1200m以上，一般最大支持32个节点

## 硬件使用 ##

RS485一般是用在点对点网络中，不能用于星型、环型网络

理想状态下RS485需要2个匹配电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗（一般为120Ω），否则所有设备都静止时或者没有能量的时候就会产生噪声。同时线移需要双端的电压差，没有终接电阻回使较快速的发送端产生多个数据信号的边缘，导致数据传输出错

接口需要使用**收发器IC SP3485**

Pin1 RO和 Pin4 DI一般连接到MCU串口引脚，Pin6 A和Pin7 B连接到485总线，将232电平转换为485电平

485总线高端线接VCC（上拉），低端线接GND（下拉），保证总线空闲时AB线之间电压差大约200mV，防止总线空闲时逻辑混乱

## 驱动配置 ##

配置RS485之前需要引入库函数stm32f4xx\_usart.c文件及其头文件stm32f4xx\_usart.h

485.c

#include "485.h"
    #include "delay.h"
    
    u8 RS485_TX_EN=0;
    
    #if EN_USART2_RX//如果使能了接收
    	u8 RS485_RX_BUF[64];//接收缓冲区，最大64字节
    	u8 RS485_RX_CNT=0;//接收到的数据长度
    	
    	void USART2_IRQAHandler(void)
    	{ 
    		u8 res;
    		if(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_IT_RXNE)!=RESET)//如果接收到数据
    		{ 
    			res=USART_ReceiveData(USART2);//读取接收到的数据，从USART2->DR复制至res
    			if(RS485_RX_CNT<64)
    			{ 
    				RS485_RX_BUF[RS485_RX_CNT]=res;//记录接收到的值
    				RS485_RX_CNT++;//接收数据长度+1
    			}
    		}
    	}
    #endif
    
    //初始化USART2
    //bound表示波特率
    void RS485_init(u32 bound)
    { 
    	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
      	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    	
      	//1. 使能GPIOA和GPIOG时钟
    	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);
    	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG,ENABLE);
      	//2. 使能USART2时钟
    	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);
    
    	//3. Usart1对应引脚复用映射
    	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART2);//GPIOA2复用为USART2
    	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART2);//GPIOA3复用为USART2
    	
    	//4. 配置PA2、PA3复用为485输出
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;//GPIOA2与GPIOA3
    	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//引脚复用
    	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//速度100MHz
    	GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//推挽输出
    	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP;//内部上拉
      	//应用设置
    	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
    	
    	//5. 配置PG8推挽输出，控制485接收/发送模式
    	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;//GPIOG8
    	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;//输出模式
    	//应用设置
    	GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);
    
      	//6. USART2 初始化设置
    	USART_InitStructure.USART_BaudRate=bound;//波特率由初始化函数传入参数bound决定
    	USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
    	USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;//一个停止位
    	USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;//无奇偶校验位
    	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
    	USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//收发模式
      	//应用设置
      	USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);
    	
      	//7. 使能Usart1
      	USART_Cmd(USART2, ENABLE);
    	//8. 清除USART中断标志位
    	USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_TC);
    	
    	#if EN_USART2_RX//如果未使能串口接收相关配置（无法硬件接收串口通信）
        //9. 开启Usart2接收中断
    		USART_ITConfig(USART2,USART_IT_RXNE,ENABLE);
    
    	//8. Usart2中断优先级配置
      	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART2_IRQn;//串口2中断通道
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3;//抢占优先级3
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=3;//子优先级3
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//IRQ通道使能
        //应用设置
    	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    	#endif
    	
    	RS485_TX_EN=0;//默认为接收模式
    }
    
    
    //RS485发送len个字节数据
    //buf：发送区首地址
    //len：发送的字节数（最好不超过64字节）
    void RS485_send_data(u8* buf,u8 len)
    { 
    	u8 t;
    	RS485_TX_EN=1;//设置为发送模式
    	
    	for(t=0;t<len;t++)
    	{ 
    		while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC)==RESET)
    			;//等待发送结束
    		USART_SendData(USART2,buf[t]);
    	}
    	
    	while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC)==RESET)
    		;//等待发送结束
    	
    	RS485_RX_CNT=0;
    	RS485_TX_EN=0;//设置为接收模式
    }
    
    //RS485查询接收到的len个字节数据
    //buf：接收缓存首地址
    //len：读取到的数据长度
    void RS485_receive_data(u8* buf,u8* len)
    { 
    	u8 rxlen=RS485_RX_CNT;
    	u8 i=0;
    	*len=0;//默认读取数据长度为0
    	
    	delay_ms(10);//等待10ms，连续超过10ms未接收到数据则认为接收结束
    	
    	if((rxlen==RS485_RX_CNT) && rxlen)//接收到数据 且 接收完成
    	{ 
    		for(i=0;i<rxlen;i++)
    			buf[i]=RS485_RX_BUF[i];
    		*len=RS485_RX_CNT;//记录本次数据长度
    		RS485_RX_CNT=0;//计数器清零
    	}
    }

485.h

#ifndef __485_H
    	#define __485_H
    	#include "sys.h"
    	#include "stm32f4xx_usart.h"
    	
    	#define EN_USART2_RX 1
    	extern u8 RS485_TX_EN;
    	
    	void RS485_init(u32 bound);//初始化USART2
    	void RS485_send_data(u8* buf,u8 len);//RS485发送len个字节数据
    	void RS485_receive_data(u8* buf,u8* len);//RS485查询接收到的len个字节数据
    	
    #endif

main.c

int main(void)
    { 
    	u8 key,i=0,t=0,cnt=0;
    	u8 rs485_buf[5];
    	
    	delay_init(168);
    	LED_init();
    	LCD_init();
    	KEY_init();
    	RS485_init(9600);//初始化波特率9600
    	
    	while(1)
    	{ 
    		KEY_init=KEY_scan(0);
    		if(KEY_init==KEY0_PRES)//KEY0按下则发送一次数据
    		{ 
    			for(i=0;i<5;i++)
    			{ 
    				rs485_buf[i]=cnt+i;//填充发送缓冲区
    				LCD_ShowxNum(30+i*32,190,rs485_buf[i],3,16,0x80);//显示数据
    			}
    			RS485_send_data(rs485_buf,5);
    		}
    	
    		RS485_receive_data(rs485_buf,&key);
    		
    		if(key)//接收到有数据
    		{ 
    			if(key>5)
    				key=5;
    			for(i=0;i<key;i++)
    				LCD_ShowxNum(30+i*32,230,rs485_buf[i],3,16,0x80);//显示数据
    		}
    		
    		t++;
    		delay_ms(10);
    		
    		if(t==20)//提示系统正在运行
    		{ 
    			LED0=!LED0;
    			t=0;
    			cnt++;
    			LCD_ShowxNum(20+48,150,cnt,3,16,0x80);;//显示数据
    		}
    	}
    }