ARM接口实验—串口实验

一、串口简介

串行接口（Serial Interface）是指数据一位一位地顺序传送

特点：

串行通讯的特点是：数据位的传送，按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；

异步串行接口：

异步串行是指UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通用异步接收/发送。UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上。UART包含TTL电平的串口和RS232电平的串口。

串口的分类：

根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

二、串口；连接方式

本次实验主机使用USB口(TTL电平)，开发板采用串口(RS232电平)，所以中间需要使用ST_LINK仿真器 ST-LINK仿真器，完成USB口和串口之间转换 在ST-LINK仿真器内部有一个芯片（STM32F103），这个芯片，完成USB口和串口之间转换 在STM32F103内部固化一段程序，这段程序不开源，这段程序可以USB口和串口之间转换

三、串口通信协议

3.1串口配置信息

1. 串口采用串行通信方式 因为收发数据收发时，一个时钟周期，只能收发一位数据

2. 波特率（bps：比特率，二进制/秒，比特/秒） 串口通信时，传输的速率，1s钟能够收发数据的位数 115200bps:表示1s钟可以收发115200bit数据 波特率倒数：传输每位所需要的时间 3. 8N1代表的是什么？

        8：8位数据位

        N：没有奇偶校验位

        1：1位停止位

3.2，串口通信协议

1.空闲态： UART总线不在传输数据的时候，总线处于空闲状态，为高电平

2.起始信号 开始信号，串口通信的开始标志位

3.数据位 串口发送数据，先发低位，再发高位

4.奇/偶校验位：校验数据是否正确 奇校验：数据位和校验位1的个数为奇数 偶校验：数据位和校验位1的个数为偶数

5.停止信号：发送数据结束，回到高电平状态，校准时钟信号

四，分析电路图

通过分析电路图可知： UART4_RX------>PB2 UART4_TX------>PG11

五、实现原理分析

实现步骤：

1.RCC使能GPIO控制器，UART控制器

2.设置GPIO控制器

        2.1 通过MODEL控制器，将PB2和PG11设置为复用功能模式

        2.2 通过GPIOB_AFRL寄存器，设置PB2引脚为复用功能UART4_Rx

        2.3 过GPIOG_AFRH寄存器，设置PG11引脚为复用功能UART4_Tx

3.设置UART控制器

        3.1 USART_CR1：设置数据位宽度，以及将相应位进行使能

        3.2 USART_CR2：设置停止位

        3.3 USART_BRR：设置波特率---->设置的采样率有关

        3.4 USART_RDR ：设置接收数据寄存器

        3.5 USART_TDR ：设置发送数据寄存器

        3.6 USART_ISR：设置状态寄存器

        3.7 USART_PRESC ：设置时钟分频器

六、代码实现

串口工具输入一个字符串，按下回车键，会显示输入的字符串串口打印

 uart.h

#ifndef __UART4_H__
#define __UART4_H__
 
#include "stm32mp1xx_gpio.h"
#include "stm32mp1xx_uart.h"
#include "stm32mp1xx_rcc.h"
//1.初始化函数
void uart4_init();
//2.发送一个字符
void put_char(const char str);
//3.接收一个字符
char get_char();
//4.发送一个字符串
void put_string(const char* str);
//5.接收一个字符串
char* get_string();
 
 
 
#endif

uart.c

#include "uart4.h"
 
extern void delay_ms(int ms);
//1.初始化函数
void uart4_init()
{
	//1.RCC寄存器初始化
	RCC->MP_AHB4ENSETR |= (0x1<<1);
	RCC->MP_AHB4ENSETR |= (0x1<<6);
	RCC->MP_APB1ENSETR |= (0x1<<16);
 
	//2.GPIO章节初始化
	GPIOB->MODER &= (~(0x3 << 4));
	GPIOB->MODER |= (0X1 <<5);
	GPIOB->AFRL  &= (~(0XF <<8));
	GPIOB->AFRL |= (0X1 << 11);
	
	GPIOG->MODER &= (~(0x3 <<22));
	GPIOG->MODER |= (0X1 <<23);
	GPIOG->AFRH  &= (~(0xF <<12));
	GPIOG->AFRH  |= (0x3 <<13);
 
	//2.UART章节初始化
	if(USART4 ->CR1)
	{
		delay_ms(500);
		USART4 ->CR1 &= (~(0X1));
	}
	//串口初始化，8位数据位，
	USART4 ->CR1 &= (~(0X1 <<12));
	USART4 ->CR1 &= (~(0X1 <<28));
	//无奇偶校验位
	USART4 ->CR1 &= (~(0X1 <<10));
	//设置停止位
	USART4 ->CR2 &= (~(0x3 <<12));
	//无分频
	USART4 ->PRESC &= (~(0XF));
	//设置采样率
	USART4 ->CR1 &= (~(0X1 <<15));
	//设置波特率115200
	//USART4->BRR &= (~(0xFFFF));
	USART4->BRR = 0x22B;
	//设置接收发送使能
	USART4 ->CR1 |= (0X1 <<2);
	USART4 ->CR1 |= (0X1 <<3);
	//设置串口使能
	USART4 ->CR1 |= (0X1);
 
}
//2.发送一个字符
void put_char(const char str)
{
	//1.判断发送数据寄存器有无数据ISR[7]
	//读0，表示发送数据寄存器满，需要等待
	//读1，表示发送数据寄存器空，才可以发送下一个字节
	while(!(USART4->ISR & (0X1 <<7)));
	
	//2.将要发送的字符，写入要发送的寄存器中
	USART4 ->TDR = (unsigned int)str;
 
	//3.判断发送数据是否发送完成
	//读0：发送数据没有完成，需要等待
	//读1：发送数据完成，可以发送下一帧数据
	while(!(USART4->ISR & (0X1 <<6)));
 
}
//3.接收一个字符
char get_char()
{
	//1.判断接收寄存器是否有数据可读 ISR[5]
	//IF 0,no data,WAIT
	//IF 1,有数据可读
	while(!(USART4->ISR &(0X1 <<5)));
 
	//2.将接收数据寄存器中的内容读出来
	char ch = (char)(USART4 ->RDR);
	return ch;
}
 
void put_string(const char* str)
{
	//判断是否为'0'
	int i=0;
	while(*(str+i) != '\0')
	{
		while(!(USART4->ISR & (0X1 <<7)));
		USART4 -> TDR = *(str+i);	
		while(!(USART4->ISR & (0X1 <<6)));
		i++;
	}
 
 
}
char buffer[50] ={0};
char* get_string()
{
	int i =0;
	//1.写一个循环，进行接收
	//2.循环实现：接收一个字符之后就要发送一个字符
	put_char('\n');
	put_char('\r');
 
	for(i=0; i<49; i++)
	{
		while(!(USART4->ISR &(0X1 <<5)));
 
		if(USART4 ->RDR == '\r')
		{
			put_char('\n');
			put_char('\r');
			buffer[i] = '\0';
			break;
		}
		buffer[i]=(char)(USART4->RDR);
		put_char(buffer[i]);
	}
	//当键盘的回车键按下后，字符串接收结束'\r'
	//3.字符串补'\0'	
	if(i==49)
	{
		buffer[49]='\0';
	}
	return buffer;
}

main.c

#include "uart4.h"
extern void printf(const char *fmt, ...);
void delay_ms(int ms)
{
	int i,j;
	for(i = 0; i < ms;i++)
		for (j = 0; j < 1800; j++);
}
 
 
int main()
{
	//调用初始化函数
	uart4_init();
 
	while(1)
	{
		put_string(get_string());
	}
	return 0;
}

实验现象：