从零开始学习stm32(五)

串口的基本概念

串口

1、串口的接口与并行接口：

​ 串行接口：指数据一位一位地顺序传送

​ 并行接口： 一次同时传输多位数据

2、特点：

​ 串行接口：通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通行，降低成本，适用于远距离通信，但传送速度较慢。

​ 并行接口： 并行接口的通道之间存在互相干扰，传输时速度就受到了限制，传输容易出错，但是同一时刻传输的数据量大。

3、分类

• 信息传送的方向
• 按照串行数据的时钟控制方式：同步异步

USART基本原理

1、USART与UART

​ USART （通用同步异步串行收发器）

• 一个全双工通用同步异步串行收发模块
• 根据实际需求配置称同步模式，亦可以将其配置成一波模式

​ UART

• 一种通信接口，通信协议
• 异步通信，全双工

2、特性

• 编码方式：NRZ标准格式
• 分数波特率发生器系统，提供精确的波特率，具有分频器
• 数据通信格式
• 可配置的使用DMA的多缓冲器通信
• 10个带标志的中断源

​ 对于数据通信格式来说，包含了可编程数据字长度：8位或9位，可配置的停止位：1位或2位。

​ 校验位：奇校验和偶校验

3、组成

• 时钟发生器
  • 同步逻辑电路，波特率发生器
• 数据发生器
  • 写入缓冲器和串行移位寄存器、校验位发生器、控制逻辑电路
• 接收器（最复杂部分）
  • 时钟
  • 数据接收单元：异步数据的接收
  • 校验位校验器、控制逻辑、移位寄存器和两级缓冲器（支持帧错误、数据溢出和校验错误的检测）
• 引脚
  • RX：接收数据串行输
    • 通过过采样计数来区别数据和噪音，从而恢复数据
  • TX：发送数据输出
    • 当发送被禁止时，输出引脚恢复到它的I/O端口配置
    • 当发生器被激活，并且不发送数据时，Tx引脚处于高电平
  • CK：发送时钟输出
    • 此引脚输出用于同步传输的时钟
    • 此start位和stop位上没有时钟脉冲，可在最后一个数据位送出一个时钟脉冲
    • 数据可以在RX上同步被接收，在智能卡模式里，CK可以为智能卡提供时钟

4、应用

​ 任何USART双向通信至少两个引脚，接收数据输入和发送数据输出；同步通信需要发送器时钟输出（CK); IrDA模式里需要下列引脚：IrDA_RDI、IrDA_TDO

5、寄存器

• SR状态寄存器
• DR数据寄存器
• 波特比率寄存器
• 控制寄存器1/2/3

串口中断思路

USART的各种中断事件被连接到一个中断向量，有以下各种中断事件：

1、发送期间：发送完成、清楚发送、数据寄存器空。

2、接收期间：空闲总线检测、溢出错误、接收数据寄存器非空、校验错误、LIN断开符号检测、噪音标志（仅在多缓冲通信）和帧错误

设置对应的使能控制位，事件就可以产生各自的中断。

实现方法

配置串口中断：

1、设置串口中断请求事件

2、内嵌向量中断控制器NVIC

实现中断服务函数：

1、判断是否触发中断条件

2、若触发、则执行相应动作

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<termios.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>

#define FALSE -1
#define TRUE 0

int UART_Open(int fd,char* port);
void UART_Close(int fd);
int UART_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity);
int UART_Init(int fd, int speed,int flow_ctrlint ,int databits,int stopbits,char parity);
int UART_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len);
int UART_Send(int fd, char *send_buf,int data_len);

/*****************************************************************
* 名称： UART0_Open
* 功能： 打开串口并返回串口设备文件描述
* 入口参数： fd :文件描述符 port :串口号(ttyS0,ttyS1,ttyS2)
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为0
*****************************************************************/
int UART_Open(int fd,char* port)
{
    
      fd = open( port, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);//fopen
      if (FALSE == fd){
        perror("Can't Open Serial Port");
          return(FALSE);
      }
    
    //判断串口的状态是否为阻塞状态
      if(fcntl(fd, F_SETFL, 0) < 0){
        printf("fcntl failed!n");
            return(FALSE);
      } else {
           //    printf("fcntl=%dn",fcntl(fd, F_SETFL,0));
      }
    
     //测试是否为终端设备
      if(0 == isatty(STDIN_FILENO)){
          printf("standard input is not a terminal devicen");
            return(FALSE);
      }
    
      return fd;
}

void UART_Close(int fd)
{
    close(fd);
}

/*******************************************************************
* 名称： UART0_Set
* 功能： 设置串口数据位，停止位和效验位
* 入口参数： fd 串口文件描述符
* speed 串口速度
* flow_ctrl 数据流控制
* databits 数据位 取值为 7 或者8
* stopbits 停止位 取值为 1 或者2
* parity 效验类型 取值为N,E,O,,S
*出口参数： 正确返回为1，错误返回为0
*******************************************************************/
int UART_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity)
{
    
        int i;
        //    int status;
      int speed_arr[] = { B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300,
                   B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300
             };
        int name_arr[] = {
             38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, 38400,
                   19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300
             };
    struct termios options;

   /*tcgetattr(fd,&options)得到与fd指向对象的相关参数，并将它们保存于options,该函数,还可以测试配置是否正确，该串口是否可用等。若调用成功，函数返回值为0，若调用失败，函数返回值为1.
    */
    if(tcgetattr( fd,&options) != 0){
     perror("SetupSerial 1");
     return(FALSE);
        }
        
        //设置串口输入波特率和输出波特率
    for(i= 0;i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int);i++) {     
        if (speed == name_arr[i]) {
                  cfsetispeed(&options, speed_arr[i]);
                  cfsetospeed(&options, speed_arr[i]);
        }
        }    
//修改控制模式，保证程序不会占用串口        
    options.c_cflag |= CLOCAL;
    //修改控制模式，使得能够从串口中读取输入数据
    options.c_cflag |= CREAD;
    //设置数据流控制
    switch(flow_ctrl){
        case 0 : //不使用流控制
            options.c_cflag &= ~CRTSCTS;
            break;    
        case 1 : //使用硬件流控制
            options.c_cflag |= CRTSCTS;
            break;
        case 2 : //使用软件流控制
            options.c_cflag |= IXON | IXOFF | IXANY;
            break;
    }
     //设置数据位
    options.c_cflag &= ~CSIZE; //屏蔽其他标志位
    switch (databits){
        case 5 :
                options.c_cflag |= CS5;
                break;
        case 6    :
            options.c_cflag |= CS6;
            break;
        case 7    :
            options.c_cflag |= CS7;
            break;
        case 8:
            options.c_cflag |= CS8;
            break;
        default:
            fprintf(stderr,"Unsupported data sizen");
            return (FALSE);
    }
     //设置校验位
    switch (parity) {
        case 'n':
        case 'N': //无奇偶校验位。
            options.c_cflag &= ~PARENB;
            options.c_iflag &= ~INPCK;
            break;
        case 'o':
        case 'O': //设置为奇校验
            options.c_cflag |= (PARODD | PARENB);
            options.c_iflag |= INPCK;
            break;
        case 'e':
        case 'E': //设置为偶校验
            options.c_cflag |= PARENB;
            options.c_cflag &= ~PARODD;
            options.c_iflag |= INPCK;
            break;
        case 's':
        case 'S': //设置为空格
            options.c_cflag &= ~PARENB;
            options.c_cflag &= ~CSTOPB;
            break;
        default:
            fprintf(stderr,"Unsupported parityn");
            return (FALSE);
    }
     // 设置停止位
    switch (stopbits){
        case 1:
            options.c_cflag &= ~CSTOPB;
                break;
        case 2:
            options.c_cflag |= CSTOPB;
                break;
        default:
                fprintf(stderr,"Unsupported stop bitsn");
                return (FALSE);
    }
    //修改输出模式，原始数据输出
    options.c_oflag &= ~OPOST;
    //设置等待时间和最小接收字符
    options.c_cc[VTIME] = 1; /* 读取一个字符等待1*(1/10)s */
    options.c_cc[VMIN] = 1; /* 读取字符的最少个数为1 */
   
    //如果发生数据溢出，接收数据，但是不再读取
    tcflush(fd,TCIFLUSH);
   
    //激活配置 (将修改后的termios数据设置到串口中）
    if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)
    {
        perror("com set error!/n");
        return (FALSE);
    }
    return (TRUE);
}


int UART_Init(int fd, int speed,int flow_ctrlint ,int databits,int stopbits,char parity)
{
     //设置串口数据帧格式
    if (FALSE == UART_Set(fd,speed,flow_ctrlint,databits,stopbits,parity)) {         
        return FALSE;
        } else {
           return TRUE;
       }
}



/*******************************************************************
* 名称： UART0_Recv
* 功能： 接收串口数据
* 入口参数： fd :文件描述符
* rcv_buf :接收串口中数据存入rcv_buf缓冲区中
* data_len :一帧数据的长度
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为0
*******************************************************************/
int UART_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len)
{
    int len,fs_sel;
    fd_set fs_read;
    
    struct timeval time;
    
    FD_ZERO(&fs_read);
    FD_SET(fd,&fs_read);
    
    time.tv_sec = 10;
    time.tv_usec = 0;
    
    //使用select实现串口的多路通信
    fs_sel = select(fd+1,&fs_read,NULL,NULL,&time);
    if(fs_sel){
     len = read(fd,rcv_buf,data_len);    
     return len;
        } else {
        return FALSE;
    }    
}

/*******************************************************************
* 名称： UART0_Send
* 功能： 发送数据
* 入口参数： fd :文件描述符
* send_buf :存放串口发送数据
* data_len :一帧数据的个数
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为0
*******************************************************************/
int UART_Send(int fd, char *send_buf,int data_len)
{
    int ret;
    
    ret = write(fd,send_buf,data_len);
    if (data_len == ret ){    
     return ret;
    } else {
     tcflush(fd,TCOFLUSH);
     return FALSE;
        
    }
    
}

//协议的打包
//协议的解析


int main(int argc, char **argv)
{
    int fd = FALSE;             
    int ret;                          
    char rcv_buf[512];
    int i;
    if(argc != 2){
     printf("Usage: %s /dev/ttySn n",argv[0]);    
     return FALSE;    
    }
    fd = UART_Open(fd,argv[1]);
    if(FALSE == fd){    
     printf("open errorn");    
     exit(1);     
    }
    ret = UART_Init(fd,9600,0,8,1,'N');
    if (FALSE == fd){    
     printf("Set Port Errorn");    
     exit(1);
    }

#if 1
    while(1)
    {
        // ret = UART_Send(fd,"hellorn",7);
        // if(FALSE == ret)
        // {
        //     printf("write error!n");
        //     exit(1);
        // }
        memset(rcv_buf,0,sizeof(rcv_buf));
        ret = UART_Recv(fd, rcv_buf,7);    
        if( ret > 0)
        {       
            printf("%s",rcv_buf);    
        } 
        else 
        {    
            printf("cannot receive data1n"); 
            exit(1);
        }
        sleep(1);
    }
#else
    ret = UART_Send(fd,"*IDN?n",6);
    if(FALSE == ret){
     printf("write error!n");
     exit(1);
    }
    
    printf("command: %sn","*IDN?");
    memset(rcv_buf,0,sizeof(rcv_buf));
    for(i=0;;i++)
    {
     ret = UART_Recv(fd, rcv_buf,512);    
         if( ret > 0){
         rcv_buf[ret]='';        
         printf("%s",rcv_buf);    
     } else {    
     printf("cannot receive data1n");    
            break;
     }
     if('n' == rcv_buf[ret-1])
         break;
    }
#endif
    UART_Close(fd);
    return 0;
}

最后

以上就是机智橘子为你收集整理的从零开始学习stm32(五)从零开始学习stm32(五)的全部内容，希望文章能够帮你解决从零开始学习stm32(五)从零开始学习stm32(五)所遇到的程序开发问题。

如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。