串口协议是一种常用的数据传输协议,较于其他协议更为简单和通用,下面就讲一讲串口协议。
Stm32常见通信协议:
串口:是一种应用十分广泛的通讯接口,串口成本低,容易使用,通信线路简单,可实现两个设备的互相通信。单片机的串口可以使单片机与单片机,单片机与电脑,单片机与各式各样的模块互相通信,极大的扩展了单片机的应用范围,增强了单片机系统的硬件实力。
使用起来比较简单:1.串口通信有两根通信线(发送端Tx和接收端Rx)2.Tx和Rx要交叉连接3.当只需单向的数据传输时,可以只接一根通信线4.当电平标准不一致时,需要加电平转换芯片。
电平标准是数据1和数据0的表达方式,是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系,串口常用的电平标准有如下三种:
TTL电平:+3.3V或+5V表示1,0V表示0
RS232电平:-3~-15V表示1,+3~+15V表示0
RS485电平:两线压差+2~+6V表示1,-2~-6V表示0(差分信号)
串口参数及时序:
• 波特率:串口通信的速率
• 起始位:标志一个数据帧的开始,固定为低电平
• 数据位:数据帧的有效载荷,1为高电平,0为低电平,低位先行
• 校验位:用于数据验证,根据数据位计算得来
• 停止位:用于数据帧间隔,固定为高电平
通过以上时序就可以简单的发送一个字节,而在Stm32单片机上就需要对相应的寄存器进行配置,如下图所示:
配置步骤: 1. 将USART_CR1寄存器的UE置1来激活USART。 2. 编程USART_CR1的M位定义字长 3. 在USART_CR2中编写停止位的个数 4. 如果需多缓冲器通信,选择USART_CR3中的DMA使能位(DMAR)。按多缓冲器通信所 要求的配置DMA寄存器。 5. 利用波特率寄存器USART_BRR选择希望的波特率。 6. 设置USART_CR1的RE位。激活接收器,使它开始寻找起始位。
最左边的是波特率发⽣器,⽤于产⽣约定的通信速率,时钟来源是PCLK2或1,经过波特率 发⽣器分频后,产⽣的时钟通向发送控制器和接收控制器,发送控制器和接收控制器⽤来控 制发送移位和接收移位,之后由发送数据寄存器和发送移位寄存器这两个寄存器的配合,将 数据⼀位⼀位的移出去,通过GPIO⼜的复⽤输出,输出到TX引脚,产⽣串⼜协议规定的波 形,这个移位寄存器是向右移的,是低位先⾏,当数据由数据寄存器转移到移位寄存器时, 会置⼀个TXE的标志位,通过判断这个标志位,就可以知道是不是可以写⼊下⼀个数据了, 接收部分也是类似的,RX引脚的波形,通过GPIO输⼊,在接收控制器的控制下,⼀位⼀位 地移⼊接收移位寄存器,移完⼀帧数据后,数据就会统⼀转运到接收数据寄存器,在转移的 同时,置⼀个RXNE标志位,检查这个标志位,就可以知道是不是收到数据了,同时这个标 志位也可以去申请中断,这样就可以在收到数据时,直接进⼊中断函数,快速的读取和保存 数据,虽然有四个寄存器但是在软件层⾯上,只有⼀个DR寄存器可以供我们读写,写⼊DR 时,数据⾛上⾯这条路,进⾏发送,读取DR时,数据⾛下⾯这条路,进⾏接收,这就是 USART进⾏串⼜数据收发的过程,右下⾓是个开关控制。
代码如下:
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include
#include
uint8_t Serial_RxData;
uint8_t Serial_RxFlag;
void Serial_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;//波特率
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;//串口功能
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//校验位
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)//发送字节
{
USART_SendData(USART1,Byte);
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);//判断串口发送标志位
}
void Serial_SendArray(uint8_t *Array,uint16_t Length)//发送数组
{
uint16_t i;
for(i=0;i { Serial_SendByte(Array[i]); } } void Serial_SendString(char *String)//发送字符串 { uint8_t i; for(i=0;String[i] !='\0';i++) { Serial_SendByte(String[i]); } } uint32_t Serial_Pow(uint32_t X,uint32_t Y)//实现X^y的功能 { uint32_t Result = 1; while(Y--) { Result *= X; } return Result; } void Serial_SendNumber(uint32_t Number,uint8_t Length)//发送数字 { uint8_t i; for(i= 0;i { Serial_SendByte(Number/Serial_Pow(10,Length - i -1)%10+'0'); } } int fputc(int ch,FILE *f) { Serial_SendByte(ch); return ch; } void Serial_Printf(char *format,...)//实现printf输出 { char String[100]; va_list arg; va_start(arg,format); vsprintf(String,format,arg); va_end(arg); Serial_SendString(String); } uint8_t Serial_GetRxFlag(void)//检查串口接收标志位 { if(Serial_RxFlag == 1) { Serial_RxFlag= 0; return 1; } return 0; } uint8_t Serial_GetRxData(void)//获取串口接收到的数据 { return Serial_RxData; } void USART1_IRQHandler(void)//中断服务程序 { if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET) { Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1); Serial_RxFlag = 1; USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);//清除USARTx的中断挂起位 } } 串口的使用通常是发送一个数据包,可以是HEX,也可以是文本形式的。更多的是文本形式。 而数据包的使用离不开状态机的思维: 对当前的完成状态进行分批次划分,当完成一部分任务时,标志位就变化一次,进入下一个状态去完成下一次任务。 代码如下: #include "stm32f10x.h" // Device header #include #include char Serial_RxPacket[100]; //"@MSG\r\n"定义一个数组用来接受数据 uint8_t Serial_RxFlag; //定义一个串口接收标志位 void Serial_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); USART_InitTypeDef USART_InitStructure; USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;//波特率 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件流控制 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;//串口功能 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//校验位 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_Init(USART1,&USART_InitStructure); USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE); NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); USART_Cmd(USART1,ENABLE); } void Serial_SendByte(uint8_t Byte)//发送字节 { USART_SendData(USART1,Byte); while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET); } void Serial_SendArray(uint8_t *Array,uint16_t Length)//发送数组 { uint16_t i; for(i=0;i { Serial_SendByte(Array[i]); } } void Serial_SendString(char *String)//发送字符串 { uint8_t i; for(i=0;String[i] !='\0';i++) { Serial_SendByte(String[i]); } } uint32_t Serial_Pow(uint32_t X,uint32_t Y)//实现X^y的功能,便于下面发送数字 { uint32_t Result = 1; while(Y--) { Result *= X; } return Result; } void Serial_SendNumber(uint32_t Number,uint8_t Length)//发送数字 { uint8_t i; for(i= 0;i { Serial_SendByte(Number/Serial_Pow(10,Length - i -1)%10+'0'); } } int fputc(int ch,FILE *f)//重定向printf { Serial_SendByte(ch); return ch; } void Serial_Printf(char *format,...)//重定向printf多串⼝使⽤ { char String[100]; va_list arg; va_start(arg,format); vsprintf(String,format,arg); va_end(arg); Serial_SendString(String); } void USART1_IRQHandler(void)//状态机中断函数 { static uint8_t RxState = 0; //状态机标志 static uint8_t pRxPacket = 0; //定义一变量用来看发送数据多少 if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET) //读取RXNE标志位状态,被置位。它表明移位寄存器的内容被转移到RDR。 //换句话说,数据已经被接收并且可以被读出。 { uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1); if(RxState == 0)//如果状态机标志位为0(开始判断是否接收数据) { if(RxData == '@' && Serial_RxFlag == 0)//如果接收数据为@与串口接收标志位为0 { RxState = 1;//状态机标志位置1 pRxPacket = 0;//没有接受数据 } } else if(RxState == 1)//如果状态机标志位为1(结束标志位判断一' '的‘/r’) { if(RxData == '\r')//如果接收到一个转义字符(\r表示回车) { RxState = 2;//状态机标志位置2 } else { Serial_RxPacket[pRxPacket] = RxData;//接收到的数据存到数组中 pRxPacket ++;//数组空间随存入一个数据加一 } } else if(RxState == 2)//如果状态机标志位为2(结束标志位判断二' '的‘/n’) { if(RxData == '\n')//如果接收到一个转义字符(\n表示换行) { RxState = 0;//状态机标志位置0,便于下次传数据 Serial_RxPacket[pRxPacket]='\0'; //数组结束标志位 Serial_RxFlag = 1;//串口接收标志位置一,便于下次发数据 } } USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);//清除中断挂起位(串口1RXNE置为0) } } main函数调用如下: #include "stm32f10x.h" // Device header #include "Delay.h" #include "OLED.h" #include "Serial.h" #include "LED.h" #include "string.h" //获取字符,以及字符串处理函数 int main(void) { LED_Init(); OLED_Init(); Serial_Init(); OLED_ShowString(1,1,"TxPacket"); OLED_ShowString(3,1,"RxPacket"); while(1) { if(Serial_RxFlag == 1) { OLED_ShowString(4,1," "); OLED_ShowString(4,1,Serial_RxPacket); if(strcmp(Serial_RxPacket,"LED_ON") == 0) { LED1_ON(); Serial_SendString("LED_ON_OK\r\n"); OLED_ShowString(2,1," "); OLED_ShowString(2,1,"LED_ON_OK"); } else if(strcmp(Serial_RxPacket,"LED_OFF") == 0) { //strcmp:字符串是否相等函数 LED1_OFF(); Serial_SendString("LED_OFF_OK\r\n"); OLED_ShowString(2,1," "); OLED_ShowString(2,1,"LED_OFF_OK"); } else { Serial_SendString("ERROR_COMMAND\r\n"); OLED_ShowString(2,1," "); OLED_ShowString(2,1,"ERROR_COMMAND"); } Serial_RxFlag = 0; } } }