单片机05__串口USART通信__按键控制向上位机传输字符串

本文主要是介绍单片机05__串口USART通信__按键控制向上位机传输字符串,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

串口USART通信

通用UART介绍

1.通信的概念

        计算机与外界进行信息交换的过程称之为通信。

        在通信的过程中,通信双方都需要遵守的规则称之为通信协议。

        硬件协议:将数据以什么样的方式传输过去

        软件协议:将数据以什么样的顺序传输过去

2.常用的通信方式  

并行通信---LCD屏

        所传输的数据的各个二进制位数据都是同时发送或接收

        优点:通信速度快。

        缺点:由于有多少位的二进制数据,就需要多少根数据线,所以说通信成本比较高。

        一般适合在近距离场所使用。

串行通信----串口

        所传输的数据的各个二进制位数据按照顺序一位一位的发送或者接收

        优点:串行通信一般只需要1-2根数据线,所以说通信成本比较低。

        缺点:通信速度比较慢。

        一般适合在远距离场所使用。

3.串行通信种类 

①异步通信   

        异步通信概念:

        异步通信:指收发双方使用的时钟源(提供时钟脉冲)不同,不受到同一根时钟线的控制,在通信时不要求基本频率相等。

        异步通信数据格式:

        在异步通信的过程:数据或字符都是逐帧传输

        异步传输的数据帧为:起始位+数据位+校验位+结束位

        数据传输的方式为:先发低位(LSB),再发高位(MSB),从起始位到结束位构成了完整的一帧。 

起始位:使用1个位的低电平“0”来表示数据通信的开始。  

数据位:串行通信所需要传输的数据,数据位长度为5-8位(常用的是8位--1byte)

奇偶校验位:校验位在串行通信中是可选项,用于检验传输的数据是否正确,检验方法为:“奇校验”和“偶校验”。

停止位数据缓存区使用高电平“1”来表示数据通信的结束,停止位长度为:0.5位、1位、1.5位、2位、2.5位停止位数越大,传输的速度越慢。

        奇校验:“数据位”加上“校验位”后,使得传输的数据中“1”的个数为奇数个。

        偶校验:“数据位”加上“校验位”后,使得传输的数据中“1”的个数为偶数个。

例如:

数据位

校验位

1010 0011

奇校验:1

偶校验:0

0100 0000

奇校验:0

偶校验:1

②同步通信

        同步通信概念:

                通信双方受到同一根时钟源(时钟线的控制,其时钟频率相等。

        同步通信数据帧格式:

        同步通信发送的数据开始是以“同步字符”来表示的(一般约定为1-2个字节),当接收方接收到同步字符后就表示接受下来收到的数据为需要发送的数据流数据的位数不确定

4.串行通信的数据传输速度  

        串行通信数据的传输速度称为波特率(也叫比特率),是指一秒钟内所传输的数据(二进制)位数,英文简称BPS

例:假设数据传输的速率为120个字符每秒,每个字符有1个起始位,8个数据位以及1个停止位构成,其串行波特率是多少???   

        每个字符的位数:1+8+1= 10  

        每秒传输的位数:120*10/s = 1200 BPS

5.串行通信工作方式

        ①单工制式:只有一根数据线,数据在甲机和乙机之间只允许单方向传输

        ②半双工:只有一根数据线,数据在甲机和乙机之间允许双方向的传输,但是在同一时刻只允许数据的发送或者接收

        ③全双工:有两根数据线,数据在甲机和乙机之间允许双方向的传输,并且可以同时在同一时刻进行数据的发送或者接收。

6.串口数据发送的格式      

串口发送数字、字母、英文符号按照ASCII表的数值发送。

串口发送中文汉字,中文符号是按照“GB2312”简体中文编码表的数值发送。

USART模块介绍STM3240x

1.USART模块概述

        STM32F40X芯片的USART模块是通用同步/异步收发器能够灵活地与外部设备进行全双工数据交换,此芯片一共有6个独立的USART模块(编号为USART1-6)。

        可以实现同步/异步通信的是USART1、2、3、6,只能实现异步通信的是UART45

        同步串口可以是异步串口,但是异步串口不能是同步串口。

        全双工:有两根数据线:TX RX   串口最远传输距离:15米左右

        串口连接:交叉相连

        USART:  TX  RX  SCLK--时钟线-------同步串口

        UART:   TX  RX               ------异步串口

        只有串口连接方式是交叉相连  :TX---RX   RX----TX

2.USART模块框图

①串口发送数据的过程

        1)在MCU内定义需要发送的数据(内核发送数据)

        2)MCU将需要发送的数据通过数据总线写入到“发送数据寄存器(数据寄存器)”

/****************以下部分由硬件自动完成(无需配置)************************/

        3)当“发送数据寄存器”被写入后,将数据并行发送到“发送移位寄存器”,并且由硬件自动产生一个“发送数据寄存器”为空的标志。

        4)“发送移位寄存器”根据已经设置好的波特率时钟脉冲,把数据按照顺序一位一位的发送到数据发送管脚(TX)。

        当“发送移位寄存器”为空并且“发送数据寄存器”也为空的时候,由硬件自动产生一个“传输完成”的标志。

        5)数据在串口发送管脚发送数据,数据通过USB转串口芯片(电平转换芯片)后,由USB数据线传输到电脑上位机上。

②串口接收数据的过程

        1)电脑上位机通过USB线发送数据,数据通过USB转串口芯片发送到串口接收数据管脚(RX)

        2)接收管脚根据已经设置好的波特率时钟脉冲,一位一位的把数据传输到“接收移位寄存器”中。被动接收:没有“满”标志,满时自动传输

        3)当“接收移位寄存器”接收完数据之后,并行把数据传输到“接收数据寄存器”中,并且会由硬件自动产生一个“接收数据寄存器”为满的标志。

/***************以上部分由硬件自动完成(无需配置)************************/

        4)CPU通过数据总线读出“接收数据寄存器”的内容。

3. USART模块特征

  1. 可以支持波特率的时钟配为16倍过采样或或者8倍过采样来对不同时钟速度之间的误差容忍。
  2. 支持小数位波特率发生器。
  3. 可以根据实际情况配置数据位长度为8位(如果不使用奇偶校验位,则数据位为8位,如果使用奇偶校验位,则数据位为7位),或者数据位长度为9位(包含了校验位)。
  4. 停止位支持可以配置为1位或2位。
  5. 支持DMA数据高速传输。
  6. 发送器和接收器具有单独使能位USTAR单独开启时钟。
  7. USART模块有3个状态标志:接收缓冲区已满、发送缓冲区为空、传输完成。
  8. USART模块不仅可以发送奇偶校验位,也可以对接收到的数据进行奇偶校验。
  9. USART模块具有4个错误检测标志:

    溢出错误(原来的数据没有被读出,又来了新的数据,则产生溢出错误。溢出错误状态时,“接收数据寄存器”保留原来旧的数值,丢弃新的数值)、

     噪声错误(干扰错误)、

     帧错误(数据帧格式错误)、

     奇偶校验错误

10.USART模块的中断源:

     CTS变化(硬件流发送变化)、

     LIN停止符号检测(LIN数据传输完成)、

     发送数据寄存器为空、

     发送完成、

     接收数据寄存器为满,接收到线路空闲(USART线路在忙碌状态转换为空闲的时刻)、

     溢出错误、

     帧错误、

     噪声错误、

     奇偶校验错误。

     只要发生上面的状态中的其中一条(前提是开启了中断),都会产生一个USART中断。

11.多处理器通信,如果地址不匹配,则进入静默模式。

12.从静默模式唤醒(通过线路空闲检测或地址标记检测)。

USART模块配置STM3240x

1.STM3240x外设功能管脚复用GPIO配置

STM32F40x外设功能管脚复用概念

        STM32F40X芯片所有的片内外设(芯片以内内核以外)模块的功能管脚都是使用GPIO端口的复用功能,并且每个IO端口都会对应多个复用功能管脚。

STM32F40x外设功能管脚复用

STM32F40x外设管脚复用相应寄存器

GPIO复用功能低位寄存器 (GPIOx_AFR[0]) (x = A..I)

        寄存器作用:设置STM32F40X芯片GPIOx组端口0-7对应的外设模块复用功能,每4位控制一个IO口。把对应的“复用功能编码”写入相对应的位,则设置对应端口为复用功能。

GPIO 复用功能高位寄存器 (GPIOx_AFR[1]) (x = A..I)

        寄存器作用:设置STM32F40X芯片GPIOx组端口8-15对应的外设模块复用功能,每4位控制一个IO口。把对应的“复用功能编码”写入相对应的位,则设置对应端口为复用功能。

STM32F40x外设管脚复用步骤

例如:

        1)需要使用的复用端口是否满足复用的前提条件。

        2)配置端口模式寄存器,配置为复用功能。

        3)根据具体的端口管脚选择对应的复用功能寄存器 0-7使用低位寄存器 8-15使用高位寄存器。

        4)选择对应的“复用功能编码”配置复用功能寄存器。

RCC->AHB1ENR |= 1<<0; //开启A口时钟

//PA9

GPIOA->MODER &= ~(3<<9*2);

GPIOA->MODER |= 2<<9*2; //配置复用功能

GPIOA->AFR[1] |= 7<<(9-8)*4; //配置为串口功能

//PA10

GPIOA->MODER &= ~(3<<10*2);

GPIOA->MODER |= 2<<10*2; //配置复用功能

GPIOA->AFR[1] |= 7<<(10-8)*4; //配置为串口功能

2.STM3240x芯片USART模块相关寄存器

状态寄存器 (USART_SR)

        寄存器作用:检测串口模块的具体功能的当前状态(数据是否接收/发送完成,寄存器是否为空),如果发生了对应的状态,硬件会自动置1,并且可以用来申请中断。

数据寄存器 (USART_DR)

        寄存器作用:存放串口需要发送和接收的数据,数据寄存器包含了“接收数据寄存器”和“发送数据寄存器”,两个寄存器共用同一个寄存器地址以及空间

注:当CPU往数据寄存器写数据的时候,数据寄存器就是“发送数据寄存器”,当CPU对数据寄存器进行读操作的时候,数据寄存器就是“接收数据寄存器”。

波特率寄存器 (USART_BRR)   

        波特率:USART模块的指定波特率时钟大小(115200/9600等)-----已知

        fck:USART模块挂载的时钟总线频率(HZ)--------已知   1MHZ = 10^6HZ

        OVER8USART模块采样滤波的选择,采用16倍过采样,则为数字“0”,采用8倍过采样,则为数字“1”

        USARTDIV:存放USART模块波特率寄存器的计算值。

注:USARTDIV计算值不能直接放入波特率寄存器中,而是分别计算出整数部分和小数部分,分别写入到寄存器里面。

假设设置的波特率为115200,16倍过采样,使用的事USART1,挂载在APB2上时钟频率为72MHZ

Float USARTDIV ;

int ZHENG,XIAO;

USARTDIV = 72000000.0/(8*(2-0)*115200);  //39.0625

ZHENG = (int)USARTDIV;//39  0010 0111

XIAO = (USARTDIV - ZHENG)*16;   //0001

USAT1->BRR = ZHENG<<4 | XIAO;  // 0010 0111  0001

控制寄存器 1 (USART_CR1)

        寄存器作用:设置串口模块对应的工作模式以及相关参数

控制寄存器 2 (USART_CR2)

        寄存器作用:设置串口模块对应的工作模式以及相关参数

控制寄存器 3 (USART_CR3)

        寄存器作用:设置串口模块对应的工作模式以及相关参数

USART模块编程思路

①找到USART模块对应的GPIO端口 -----CH340----PA9  PA10

        1)先开对应的IO口时钟

        2)设置端口功能:复用功能

        3)通过复用功能寄存器选择具体的复用功能

                     GPIO时钟

                           ​​​​​​​        串口USART时钟

GPIO寄存器配置

②USART模块初始化

        1)使能USART对应的时钟

        2)设置相关的工作参数---控制寄存器: 发送接收开启、数据位数、是否需要校验、停止位等。

        3)如果需要中断,则开启对应中断位

USART1配置

③设置USART模块波特率

        1)先设置采样参数:16倍过采样还是8倍过采样

        2)根据波特率计算公式计算出波特率的计算数值

        3)将波特率计算值分成小数和整数部分写入到波特率寄存器中

④使能串口

⑤USART模块发送数据

         1)先检测“发送数据寄存器是否为空”或“传输完成”

         2)把需要发送的数据写入到数据寄存器

⑥USART模块接收数据

         1)轮询判断“接收数据寄存器为满”

         2)读取数据寄存器中的内容

“usart.c”

/*************************
函数功能:串口USART1初始化
硬件接口:
PA9 --- USART1_TX --- 复用功能
PA10--- USART1_RX --- 复用功能
GPIOA --- AHB1 168MHZ
USART1 --- APB2 84MHZ
**************************/void USART1_Init(uint32_t brr)
{float USARTDIV;	//波特率寄存器存放值uint32_t fck = 84000000.0;	//USART1挂载在APB2的频率84MHZuint16_t integer,decimal;	//波特率寄存器存放值的整数/小数RCC->AHB1ENR |= 1<<0;	//开启A口时钟/*①*///PA9GPIOA->MODER &= ~(3<<9*2);	GPIOA->MODER |= 2<<9*2;	//配置复用功能GPIOA->AFR[1] |= 7<<(9-8)*4;	//配置为串口功能//PA10GPIOA->MODER &= ~(3<<10*2);GPIOA->MODER |= 2<<10*2;	//配置复用功能GPIOA->AFR[1] |= 7<<(10-8)*4;	//配置为串口功能
/*②*/	//USARTRCC->APB2ENR |= 1<<4; //开启USART1时钟USART1->CR1 &= ~(1<<15);	//串口配置16倍过采样USART1->CR1 &= ~(1<<12);	//配置8位数据USART1->CR2 &= ~(3<<12);	//1位停止位
/*③*///波特率USARTDIV = fck/(8*(2 - 0)*brr);integer = USARTDIV;	//整数部分decimal = (USARTDIV - integer)*16;	//小数部分USART1->BRR = integer<<4 | decimal;	//数据放入波特率寄存器 /*④*/USART1->CR1 |= 1<<3;	//使能发送器USART1->CR1 |= 1<<2;	//使能接收器USART1->CR1 |= 1<<13;	//使能串口}

“main.c”

USART1_Init(115200);while(1){while(!(USART1->SR & 1<<6)){//轮询检测接收数据寄存器标志位是否已满}USART1->DR = cha;	//读出接收数据寄存器内容while(!(USART1->SR & 1<<5))	{//轮询检测发送数据寄存器标志位}cha = USART1->DR;	//发送}

改写printf函数

目标:使用printf函数,通过串口USART1向上位机发送信息。

例如:printf("hello world\r\n");

int a=10;

  printf("a = %d\r\n",a);

/********************************
函数功能:修改printf底层代码
注意:不可更改!
魔术棒Target---Use MicroLIB
*********************************/
int fputc(int data,FILE* file)
{while(!(USART1->SR & 1<<6)){}USART1->DR = data;	//清标志位&&发送数据return data;	
}

按键控制向上位机传输字符串示例

“usart.c”

#include "usart.h"
#include "stdio.h"
/*************************
函数功能:串口USART1初始化
硬件接口:
PA9 --- USART1_TX --- 复用功能
PA10--- USART1_RX --- 复用功能
GPIOA --- AHB1 168MHZ
USART1 --- APB2 84MHZ
**************************/void USART1_Init(uint32_t brr)
{float USARTDIV;	//波特率寄存器存放值uint32_t fck = 84000000.0;	//USART1挂载在APB2的频率84MHZuint16_t integer,decimal;	//波特率寄存器存放值的整数/小数RCC->AHB1ENR |= 1<<0;	//开启A口时钟//PA9GPIOA->MODER &= ~(3<<9*2);	GPIOA->MODER |= 2<<9*2;	//配置复用功能GPIOA->AFR[1] |= 7<<(9-8)*4;	//配置为串口功能//PA10GPIOA->MODER &= ~(3<<10*2);GPIOA->MODER |= 2<<10*2;	//配置复用功能GPIOA->AFR[1] |= 7<<(10-8)*4;	//配置为串口功能//USARTRCC->APB2ENR |= 1<<4; //开启USART1时钟USART1->CR1 &= ~(1<<15);	//串口配置16倍过采样USART1->CR1 &= ~(1<<12);	//配置8位数据USART1->CR2 &= ~(3<<12);	//1位停止位//波特率USARTDIV = fck/(8*(2 - 0)*brr);integer = USARTDIV;	//整数部分decimal = (USARTDIV - integer)*16;	//小数部分USART1->BRR = integer<<4 | decimal;	//数据放入波特率寄存器 USART1->CR1 |= 1<<3;	//使能发送器USART1->CR1 |= 1<<2;	//使能接收器USART1->CR1 |= 1<<13;	//使能串口}/********************************
函数功能:修改printf底层代码
注意:不可更改!
魔术棒Target---Use MicroLIB
*********************************/
int fputc(int data,FILE* file)
{while(!(USART1->SR & 1<<6)){}USART1->DR = data;	//清标志位&&发送数据return data;	
}/************************************
函数功能:串口USART1传输字符串
函数参数:str:字符串
*************************************/
void Prin_Str(uint8_t *str)
{uint8_t ch;uint32_t i = 0;while(str[i] != '\0'){ch = str[i];while(!(USART1->SR & 1<<6)){}USART1->DR = ch;i++;}
}

“KEY.c”

#include "KEY.h"
#include "delay.h"
/*****************************************
函数功能:按键初始化
函数接口:KEY1--PA0--浮空/下拉输入
******************************************/
void KEY_Init(void)
{RCC->AHB1ENR |= 1<<0;	//按键PA0时钟使能GPIOA->MODER &= ~(3<<0*2);	//清零&&输入模式GPIOA->PUPDR &= ~(3<<0*2);	//清零&&浮空GPIOA->PUPDR |= 2<<0*2;	//下拉
}
/*****************************************
函数功能:按键消抖
函数接口:KEY1--PA0--浮空/下拉输出
返回参数:返回0:没有按下,返回1:按键按下
******************************************/
uint8_t KEY_Scan(void){	static uint8_t flag =0;	//0:按键未按下,1:按键已按下if((flag ==0) && (GPIOA->IDR & 1<<0))	//判断按键是否按下,IDR第0位为1时按下{flag = 1;delay(500);if(GPIOA->IDR & 1<<0){return 1;}}else if((flag==1)&& !(GPIOA->IDR & 1<<0))	//松手检测{flag = 0;	//按键松手}return 0;
}#if 0
uint8_t KEY_Scan2(void)
{static uint8_t flag = 0;if((flag == 0)&&(GPIOA->IDR & 1<<0 || GPIOA->IDR & 1<<1)){delay(1000);if(GPIOA->IDR & 1<<0){return 1;}if(GPIOA->IDR & 1<<1){return 2;}}else if((flag == 1) && (!(GPIOA->IDR & 1<<0) || !(GPIOA->IDR & 1<<1))){flag = 0;}return 0;
}uint8_t KEY_Scan3(void)
{static uint8_t flag = 0;if((flag == 0)&&(KEY1==1 || KEY2 == 1)){delay(1000);if(KEY1==1){return 1;}if(KEY2==1){return 2;}}else if((flag == 1) && (KEY1==0 || KEY2==0)){flag = 0;}return 0;
}#endif

“main.c”

#include "stm32f4xx.h"                  // Device header
#include "LED.h"
#include "KEY.h"
#include "delay.h"
#include "time.h"
#include "usart.h"
#include "stdio.h"#define STR "qwertyuiop"	//串口1传输字符串int main(void)
{uint8_t key;LED_Init();KEY_Init();USART1_Init(115200);printf("按下KEY1发送数据:\r\n");while(1){	key = KEY_Scan();if(key == 1){Prin_Str(STR);LED5 = !LED5;printf("按下KEY1发送数据:\r\n");}}	
}

这篇关于单片机05__串口USART通信__按键控制向上位机传输字符串的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/747116

相关文章

Spring Security 基于表达式的权限控制

前言 spring security 3.0已经可以使用spring el表达式来控制授权,允许在表达式中使用复杂的布尔逻辑来控制访问的权限。 常见的表达式 Spring Security可用表达式对象的基类是SecurityExpressionRoot。 表达式描述hasRole([role])用户拥有制定的角色时返回true (Spring security默认会带有ROLE_前缀),去

系统架构师考试学习笔记第三篇——架构设计高级知识(20)通信系统架构设计理论与实践

本章知识考点:         第20课时主要学习通信系统架构设计的理论和工作中的实践。根据新版考试大纲,本课时知识点会涉及案例分析题(25分),而在历年考试中,案例题对该部分内容的考查并不多,虽在综合知识选择题目中经常考查,但分值也不高。本课时内容侧重于对知识点的记忆和理解,按照以往的出题规律,通信系统架构设计基础知识点多来源于教材内的基础网络设备、网络架构和教材外最新时事热点技术。本课时知识

【STM32】SPI通信-软件与硬件读写SPI

SPI通信-软件与硬件读写SPI 软件SPI一、SPI通信协议1、SPI通信2、硬件电路3、移位示意图4、SPI时序基本单元(1)开始通信和结束通信(2)模式0---用的最多(3)模式1(4)模式2(5)模式3 5、SPI时序(1)写使能(2)指定地址写(3)指定地址读 二、W25Q64模块介绍1、W25Q64简介2、硬件电路3、W25Q64框图4、Flash操作注意事项软件SPI读写W2

基于51单片机的自动转向修复系统的设计与实现

文章目录 前言资料获取设计介绍功能介绍设计清单具体实现截图参考文献设计获取 前言 💗博主介绍:✌全网粉丝10W+,CSDN特邀作者、博客专家、CSDN新星计划导师,一名热衷于单片机技术探索与分享的博主、专注于 精通51/STM32/MSP430/AVR等单片机设计 主要对象是咱们电子相关专业的大学生,希望您们都共创辉煌!✌💗 👇🏻 精彩专栏 推荐订阅👇🏻 单片机

vue2 组件通信

props + emits props:用于接收父组件传递给子组件的数据。可以定义期望从父组件接收的数据结构和类型。‘子组件不可更改该数据’emits:用于定义组件可以向父组件发出的事件。这允许父组件监听子组件的事件并作出响应。(比如数据更新) props检查属性 属性名类型描述默认值typeFunction指定 prop 应该是什么类型,如 String, Number, Boolean,

忽略某些文件 —— Git 学习笔记 05

忽略某些文件 忽略某些文件 通过.gitignore文件其他规则源如何选择规则源参考资料 对于某些文件,我们不希望把它们纳入 Git 的管理,也不希望它们总出现在未跟踪文件列表。通常它们都是些自动生成的文件,比如日志文件、编译过程中创建的临时文件等。 通过.gitignore文件 假设我们要忽略 lib.a 文件,那我们可以在 lib.a 所在目录下创建一个名为 .gi

每日一题|牛客竞赛|四舍五入|字符串+贪心+模拟

每日一题|四舍五入 四舍五入 心有猛虎,细嗅蔷薇。你好朋友,这里是锅巴的C\C++学习笔记,常言道,不积跬步无以至千里,希望有朝一日我们积累的滴水可以击穿顽石。 四舍五入 题目: 牛牛发明了一种新的四舍五入应用于整数,对个位四舍五入,规则如下 12345->12350 12399->12400 输入描述: 输入一个整数n(0<=n<=109 ) 输出描述: 输出一个整数

控制反转 的种类

之前对控制反转的定义和解释都不是很清晰。最近翻书发现在《Pro Spring 5》(免费电子版在文章最后)有一段非常不错的解释。记录一下,有道翻译贴出来方便查看。如有请直接跳过中文,看后面的原文。 控制反转的类型 控制反转的类型您可能想知道为什么有两种类型的IoC,以及为什么这些类型被进一步划分为不同的实现。这个问题似乎没有明确的答案;当然,不同的类型提供了一定程度的灵活性,但

单片机毕业设计基于单片机的智能门禁系统的设计与实现

文章目录 前言资料获取设计介绍功能介绍程序代码部分参考 设计清单具体实现截图参考文献设计获取 前言 💗博主介绍:✌全网粉丝10W+,CSDN特邀作者、博客专家、CSDN新星计划导师,一名热衷于单片机技术探索与分享的博主、专注于 精通51/STM32/MSP430/AVR等单片机设计 主要对象是咱们电子相关专业的大学生,希望您们都共创辉煌!✌💗 👇🏻 精彩专栏 推荐订

linux中使用rust语言在不同进程之间通信

第一种:使用mmap映射相同文件 fn main() {let pid = std::process::id();println!(