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版本 日期 作者 修改内容
V1.0 2020-11-06 gingko 初次建立

STM32CubeMX教程五——UART通讯实验

1.在主界面选择File–>New Project或者直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR 2.出现芯片型号选择,搜索自己芯片的型号,双击型号,或者点击Start Project进入配置 在搜索栏的下面,提供的各 种查找方式,可以选择芯片内核,型号等等,可以帮助你查找芯片。本实验选取的芯片型号为:STM32F429IGHx。 3.配置RCC,使用外部时钟源 4.配置调试引脚 5.将LED对应的3个引脚(PH14,PI3,PI4)设置为GPIO_Output 6.引脚模式配置 7.设置串口

  • 在NVIC Settings一栏使能接收中断

8.时钟源设置,选择外部高速时钟源,配置为最大主频 9.工程文件的设置, 这里就是工程的各种配置,我们只用到有限几个,其他的默认即可。IDE我们使用的是 MDK V5.27。 10.点击Code Generator,进行进一步配置

  • Copy all used libraries into the project folder
  • 将HAL库的所有.C和.H都复制到所建工程中
    • 优点:这样如果后续需要新增其他外设又可能不再用STM32CubeMX的时候便会很方便
    • 缺点:体积大,编译时间很长
  • Copy only the necessary library files
  • 只复制所需要的.C和.H(推荐)
    • 优点:体积相对小,编译时间短,并且工程可复制拷贝
    • 缺点:新增外设时需要重新用STM32CubeMX导入
  • Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file
  • 不复制文件,直接从软件包存放位置导入.C和.H
  • 优点:体积小,比较节约硬盘空间
  • 缺点:复制到其他电脑上或者软件包位置改变,就需要修改相对应的路径自行选择方式即可

11.然后点击GENERATE CODE 创建工程 创建成功,打开工程。



实验五:UART通信实验——通过命令控制LED

一、实验目的与意义

  1. 了解STM32 GPIO结构
  2. 了解STM32 GPIO特征
  3. 掌握USART的使用方法
  4. 掌握STM32 HAL库中USART属性的配置方法
  5. 掌握KEIL MDK 集成开发环境使用方法

二、实验设备及平台

  • iCore3L 双核心板
  • JLINK(或相同功能)仿真器
  • Micro USB线缆
  • Keil MDK 开发平台
  • STM32CubeMX开发平台
  • 装有WIN XP(及更高版本)系统的计算机

三、实验原理

UART简介

  • UART,即通用同步/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。STM32F429IGHx具有6个UART收发器,可使用相应的代码使能后使用。

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。

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。
  • 本试验使用的芯片STM32F429IGHx,使用USART为USART1,引脚位PB6和PB7,经过串口转USB芯片CH340转换后,可通过USB接口与计算机通讯。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。其中ARM上的PB3脚为USART0_RX, ARM上的PA15脚为USART0_TX。用串口工具打开iCore3L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:

LED_RED_ON\cr\lf LED红灯亮
LED_RED_OFF\cr\lf LED红灯灭
LED_BLUE_ON\cr\lfLED蓝灯亮
LED_BLUE_OFF\cr\lfLED蓝灯灭
LED_GREEN_ON\cr\lfLED绿灯亮
LED_GREEN_OFF\cr\lfLED绿灯灭

原理图如下图所示:

四、实验程序

1.主函数

int main(void)
{
   int i;
   char buffer[20];
   HAL_Init();
   SystemClock_Config();
   MX_GPIO_Init();
   MX_USART1_Init();
   usart1.initialize(115200);
   usart1.printf("Hello, I am iCore3L\r\n");
   while (1)
   {
     if(usart1.receive_ok_flag==1){                     //接收完成
     usart1.receive_ok_flag = 0;
       for(i = 0;i < 20;i++){
       buffer[i] = tolower(usart1.receive_buffer[i]);
       }					       //比较接收信息	
     }
     if(memcmp(buffer,"led_red_on",strlen("led_red_on")) == 0){
       LED_RED_ON;
       usart1.printf("ok!\r\n");
     }
     if(memcmp(buffer,"led_red_off",strlen("led_red_off")) == 0){
       LED_RED_OFF;
       usart1.printf("ok!\r\n");
     }	
     if(memcmp(buffer,"led_green_on",strlen("led_green_on")) == 0){
     LED_GREEN_ON;
     usart1.printf("ok!\r\n");
     }	
     if(memcmp(buffer,"led_green_off",strlen("led_green_off")) == 0){
     LED_GREEN_OFF;
     usart1.printf("ok!\r\n");
     }	
     if(memcmp(buffer,"led_blue_on",strlen("led_blue_on")) == 0){
       LED_BLUE_ON;
       usart1.printf("ok!\r\n");
     }	
     if(memcmp(buffer,"led_blue_off",strlen("led_blue_off")) == 0){
       LED_BLUE_OFF;
       usart1.printf("ok!\r\n");
     }							
  }
}

2. UART结构体定义

UART_HandleTypeDef huart1;

UART的名称定义,这个结构体中存放了UART所有用到的功能,后面的别名就是我们所用的uart串口的别名

typedef struct __USART_HandleTypeDef   
{  
  USART_TypeDef                  *Instance;     //UART寄存器基地址 
  UART_InitTypeDef               Init;          //UART通讯参数 
  uint8_t                         * pTxBuffPtr; //指向UART Tx传输缓冲区的指针  
  uint16_t                        TxXferSize;   //UART Tx传输大小
  __IO uint16_t                  TxXferCount;   //UART Tx传输计数器
  uint8_t                         * pRxBuffPtr; //指向UART Rx传输缓冲区的指针 
  uint16_t                        RxXferSize;   //UART Rx传输大小    
  __IO uint16_t                  RxXferCount;   //UART Rx传输计数器 
  DMA_HandleTypeDef             * hdmatx;       //UART Tx DMA句柄参数 
  DMA_HandleTypeDef             * hdmarx;       //UART Rx DMA句柄参数      
  HAL_LockTypeDef                Lock;          //锁定对象     
  __IO HAL_UART_StateTypeDef   gState;          //与全局句柄管理有关的UART状态信息并且与Tx操作有关。 
  __IO HAL_UART_StateTypeDef    RxState;  //与Rx操作有关的UART状态信息
  __IO uint32_t                    ErrorCode;    //UART错误代码  
} UART_HandleTypeDef;

3.串口发送/接收函数

  • HAL_UART_Transmit();串口发送数据,使用超时管理机制
  • HAL_UART_Receive();串口接收数据,使用超时管理机制
  • HAL_UART_Transmit_IT();串口中断模式发送
  • HAL_UART_Receive_IT();串口中断模式接收
  • HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式发送
  • HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式接收
3.1串口发送数据
HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

功能: 串口发送指定长度的数据。如果超时没发送完成,则不再发送,返回超时标志(HAL_TIMEOUT)。 参数:

  • UART_HandleTypeDef*huart UATR的别名 如: UART_HandleTypeDef huart1;别名就是huart1
  • pData 需要发送的数据
  • Size 发送的字节数
  • Timeout 最大发送时间,发送数据超过该时间退出发送
3.2中断接收数据
HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

功能:

  • 串口中断接收,以中断方式接收指定长度数据。

参数:

  • UART_HandleTypeDef *huart UATR的别名
  • *pData 接收到的数据存放地址
  • Size 接收的字节数

大致过程:

  • 设置数据存放位置,接收数据长度,然后使能串口接收中断。接收到数据时,会触发串口中断。之后,串口中断函数处理,直到接收到指定长度数据,而后关闭中断,进入中断接收回调函数,不再触发接收中断。(只触发一次中断)

4.串口中断函数

HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);          //串口中断处理函数
HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);      //串口发送中断回调函数
HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口发送一半中断回调函数(用的较少)
HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);      //串口接收中断回调函数
HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口接收一半回调函数(用的较少)
HAL_UART_ErrorCallback();                                //串口接收错误函数
4.1串口接收中断回调函数
HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

功能:

  • HAL库的中断进行完之后,并不会直接退出,而是会进入中断回调函数中,用户可以在其中设置代码,串口中断接收完成之后,会进入该函数,该函数为空函数,用户需自行修改。

参数:

  • UART_HandleTypeDef *huart UATR的别名
4.2串口中断处理函数
HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);

功能:

  • 对接收到的数据进行判断和处理 判断是发送中断还是接收中断,然后进行数据的发送和接收,在中断服务函数中使用

5.串口查询函数

HAL_UART_GetState(); //判断UART的接收是否结束,或者发送数据是否忙碌

6.USART1上对应的的GPIO配置

    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();		
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3;          //ARM上的PB3脚为USART1_RX
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_15;        //ARM上的PA15脚为USART1_TX
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  • 我们所用的国产芯片和STM32CubeMX配置时所选用的STM32F429IGHx芯片功能是相互兼容的,但是实现功能的引脚是不兼容的。STM32F429IGHx芯片上的USART1对应的引脚是PB6和PB7,这两个引脚在国产芯片上由于兼容性问题不能作为连接DBG_RXD和DBG_TXD的引脚,但是PB3脚和PA15脚却可以实现我们想要的功能,因此我们需要在Keil MDK 开发环境中修改一下引脚配置。其中ARM上的PB3脚为USART0_RX, ARM上的PA15脚为USART0_TX。

五、实验步骤

  1. 把仿真器与iCore3L的SWD调试口相连(直接相连或者通过转接器相连);
  2. 把iCore3L通过Micro USB线与计算机相连,为iCore3L供电;
  3. 打开Keil MDK 开发环境,并打开本实验工程;
  4. 烧写程序到iCore3L上;
  5. 也可以进入Debug 模式,单步运行或设置断点验证程序逻辑。

六、实验现象

通过串口输入命令可以控制LED的亮灭。

icore3l_arm_5.txt · 最后更改: 2022/03/19 10:57 由 sean