串口

在MCU的应用中,经常需要通过串口进行不定长数据包的传输。发送方很简单,不需特别的考虑,而接收方则需要能够侦测到数据包的结束。接收方的简单做法是结合串口的IDLE中断,或使用DMA并利用DMA的超时传输机制。

但有些MCU在设计时出于成本上的考虑,简化了串口接收的IDLE模式以及DMA超时传输机制。没有串口IDLE中断或者DMA超时传输的机制,我们就不知道什么时候通信结束了。这种情况下,为了实现通过串口传输不定长数据包的要求,需要使用软件和其它片内外设的配合,协同完成指定的功能。

LPC54101系列的UART模块,支持FIFO的接收超时,能够方便地实现上述功能。除此之外,本文介绍一种基于LPC54101和SDK,通过使用引脚中断和定时器配合,实现串口DMA接收超时,实现串口DMA接收超时的机制。

先分析下UART传输的时序,图1是一个典型的8位数据位1位停止位的串口通信数据流。串口每次发送数据时会首先发送一个起始位,在TTL电平逻辑下,Start位首先是一个下降沿信号。


图1. 串口接收数据时序图

在串口DMA接收超时系统中,我们需要利用MCU的引脚中断功能侦测这个下降沿信号,引脚中断触发后告诉系统开始计时。要特别注意的是,当系统侦测到Start位的下降沿后最好关闭引脚中断,不然后续数据流等信号的下降沿也会触发引脚中断使得整套方案失去了意义(还不如直接用串口接收完成中断)。

LPC54101的引脚中断可以在任意IO引脚上使能,所以可以直接把LPC54101的串口接收的引脚的中断功能打开,并设置成下降沿触发。

超时计数器最好是系统里的低功耗定时器,这个例程中我们用的是LPC54101的RIT定时器。超时的时间设置要考虑到当前串口设置的波特率以及一次串口传输的最大包长。

超时定时器计数溢出产生中断后,软件首先要从DMA的状态寄存器中获取到当前接收到数据的长度(对于LPC54101来说,串口DMA接收数据的长度在XFERCFGn寄存器中的XFERCOUNT位,如图2所示),然后从串口DMA预设置的数据缓冲区获取对应的数据即可。


图2. LPC54101 DMA传输数据长度计数位

在初始化设置串口对应的DMA通道时,最好设置传输长度为可能的最大长度,在接收超时后也别忘记重新复位一下串口对应DMA通道的状态,不然本次接收的数据和数据长度还会带入下次传输的过程中。

图3是例程的流程图,分主程序,串口RX引脚中断服务程序,超时定时器服务程序三个部分。




图3. 程序流程图

本文的实现代码,已经贴在“NXP社区”的论坛中,点击此处查看,欢迎在论坛中交流。

本文介绍的方法比较消耗片上资源,在资源不紧张的时候是个不错的方案。

来源:NXP社区

围观 273

串行口是单片机与外界进行信息交换的工具,8051单片机的通信方式有两种:

并行通信:数据的各位同时发送或接收。

串行通信:数据一位一位次序发送或接收。

单片机串行口介绍

串行通信的方式

• 异步通信

○ 用一个起始位0表示字符的开始,用停止位1表示字符的结束,中间夹着8个数据位,字符能一个接一个传送

○ CPU与外设之间必须有字符格式和波特率两项规定
    1.字符格式规定能使双方把0和1串理解成同一种意义,原则上自由制定,通用角度使用标准如ASCII
    2.波特率即数据传输速率,每秒传送的二进制位数,如120字符/s,每个字符10数位,则传送波特率为1200波特

• 同步通信

去掉了开始结束标志提高速度,但由于数据块传递开始要用同步字符来指示,同时要求由时钟来实现发送端与接收端之间的同步,故硬件较复杂。

• 通信方向

在串行通信中,把通信接口只能发送或接收的单向传送办法叫单工传送;把数据能双向传递称为双工传送。半双工传送两机之间不能同时进行发送和接收,任一时该,只能发或者只能收信息。全双工传送是能同时发送接收。

串行接口结构

• 51单片机一个可编程的全双工串行通信接口。可用作异步通信方式(UART),与串行传送信息的外部设备相连接。或用于通过同步或异步标准通信协议进行全双工的8051多机系统,使用TTL或CMOS移位寄存器来扩充I/O口。

• 8051单片机通过管脚RXD(P3.0,串行数据接收端)和管脚TXD(P3.1,串行数据发送端)与外界通信。SBUF是串行口缓冲寄存器,包括发送寄存器和接收寄存器。它们有相同名字和地址空间,但不会出现冲突,因为它们两个一个只能被CPU读出数据,一个只能被CPU写入数据。

串行口的控制与状态寄存器

串行口控制寄存器 SCON

用于定义串行口的工作方式及实施接收和发送控制,字节地址为98H

单片机串行口介绍

SM0、SM1:串行口工作方式选择位
单片机串行口介绍

串行口的工作方式

• 方式0

  ○  为移位寄存器输入/输出方式。可外接移位寄存器以扩展I/O口,也能外接同步输入/输出设备。8位串行数据者是从RXD输入或输出,TXD用来输出同步脉冲。
  ○  输出:发送完毕后终端标志T1硬件置位。(同其他)
  ○  输入:当 RI =0和REN =1同时满足开始接收,接收到第八位后数据移至寄存器,硬件置位RI。

• 方式1

  ○  为波特率可变的10位异步通信方式。
  ○  输出:当执行一条指令将数据写入发送缓冲SBUF时,就启动发送,发送完一帧硬件置位T1
  ○  输入:检测1-0跳变,使用前用软件清零RI和SM2

• 方式2

  ○  为固定波特率的11位UART方式。它比方式1增加了一位可程控为1或0的第9位数据。
  ○  输出:11位,附加第九位是SCON的TB8位,可作为多机通信中地址/数据信息标志位、奇偶校正位。别的同其他
  ○  输入:123同

• 方式3

为波特率可变的11位UART方式。除波特率外,其余与方式2相同。

波特率选择

方式0:方式0的波特率固定为主振频率的1/12。

方式2:波特率由 PCON 中的SMOD位决定

    波特率=2SOMD/64*fosc,SMOD=0或1

方式1和3:

    波特率=单片机串行口介绍定时器T1溢出率

    T1溢出率= T1计数率/产生溢出所需的周期数

T1计数率取决于它工作在定时器状态还是计数器状态。

  ○  当工作于定时器状态时,T1计数率为fosc/12;
  ○  当工作于计数器状态时,T1计数率为外部输入频率,此频率应小于fosc/24。

产生溢出所需周期与定时器T1的工作方式、T1的预置值有关。

  ○  定时器T1工作于方式0:溢出所需周期数=8192-x
  ○  定时器T1工作于方式1:溢出所需周期数=65536-x
  ○  定时器T1工作于方式2:溢出所需周期数=256-x

因为方式2为自动重装入初值的8位定时器/计数器模式,所以用它来做波特率发生器最恰当。

转自: Real-Ying

围观 251

串口设置的一般步骤可以总结为如下几个步骤:

1) 串口时钟使能, GPIO 时钟使能
2) 串口复位
3) GPIO 端口模式设置
4) 串口参数初始化
5) 开启中断并且初始化 NVIC(如果需要开启中断才需要这个步骤)
6) 使能串口
7) 编写中断处理函数

1.串口时钟使能。

串口是挂载在 APB2 下面的外设,所以使能函数为:RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1);

2.串口复位。

void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);//串口复位

3.串口参数初始化。

串口初始化是通过 USART_Init()函数实现的,

void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);

USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; //波特率设置;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为 8 位数据格式

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一个停止位

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl
= USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口

4.数据发送与接收。

发送与接收是通过数据寄存器 USART_DR 来实现的,这是一个双寄存器,包含了 TDR 和 RDR

发送:void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);

接收:uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

STM32串口配置步骤

RXNE(读数据寄存器非空),当该位被置 1 的时候,就是提示已经有数据被接收到了,并且可以读出来了。这时候我们要做的就是尽快去读取 USART_DR,通过读 USART_DR 可以将该位清零,也可以向该位写 0,直接清除。

TC(发送完成),当该位被置位的时候,表示 USART_DR 内的数据已经被发送完成了。如果设置了这个位的中断,则会产生中断。该位也有两种清零方式: 1)读 USART_SR,写USART_DR。 2)直接向该位写 0。

在我们固件库函数里面,读取串口状态的函数是:
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);

例如我们要判断读寄存器是否非空(RXNE), 操作库函数的方法是:USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE);我们要判断发送是否完成(TC),操作库函数的方法是:USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC);

6.串口使能。

串口使能是通过函数 USART_Cmd()来实现的,这个很容易理解,使用方法是:
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口

7.开启串口响应中断。

有些时候当我们还需要开启串口中断,那么我们还需要使能串口中断,使能串口中断的函数是:
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT,FunctionalState NewState)

比如在接收到数据的时候(RXNE 读数据寄存器非空),我们要产生中断,那么我们开启中断的方法是:USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断,接收到数据中断我们在发送数据结束的时候(TC, 发送完成) 要产生中断,那么方法是:USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TC, ENABLE);

8.获取相应中断状态。

经常我们在中断处理函数中,要判断该中断是哪种中断,使用的函数是:ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT)
比如我们使能了串口发送完成中断,那么当中断发生了, 我们便可以在中断处理函数中调用这个函数来判断到底是否是串口发送完成中断,方法是:USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC)

转自: zengsf

围观 293

“串口下载”是大多数工程师最早接触的程序下载方式,尤其是一开始使用51单片机的工程师们。随着硬件集成度越来越高,芯片资源不断被压缩,工程师也想到了另一种“串口下载”方式,只需一根数据线即可。

随着半导体行业的飞速发展,芯片集成度越来越高,随之研发设计出来的PCBA大小已经能和硬币比肩,功能却一点都没有受到影响,是如何做到的呢?在不影响功能的情况下尽量裁剪硬件资源,这是每个工程师都头疼的问题,关键在于裁剪后如何保证编程能够正常进行。

编程接口多种多样,包括工程师们熟悉的UART、I2C、SPI、SWD等,一般需要2-6根线进行烧录,而其中有一种编程接口只需要一根数据线即可实现程序的烧写,这对必须尽量压缩硬件资源的工程师来说是一个很好的消息。

单线SPI的在线编程方案
图1 硬币大小的PCBA

如图硬币大小的PCBA如今并不少见,要在如此小的体积上集成完善的功能,硬件资源复用或压缩是一种可靠的手段,其中使用尽可能少的接口完成编程动作可以达到压缩硬件资源的目的。

单线串口

单纤串口是串行接口的一种通讯方式。串行接口 (Serial Interface) 是指数据一位一位地顺序传送,其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信(可以直接利用电话线作为传输线),从而大大降低了成本,特别适用于远距离通信,但传送速度较慢。一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。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。

单线SPI的在线编程方案
图 2 串行数据帧

单线串口:全称为“单线异步串行通讯接口”,本文中简称为“单线串口”。

标准串口:全称为“标准异步串行通讯接口”,本文中简称为“标准串口”。

单线串口与标准串口均使用一样的通讯协议,区别在于标准串口使用两根数据线通讯(TXD和RXD),单线串口只有一根数据线来同时兼备发送和接收功能。因此,单线串口采用半双工的通讯方式,具体的单线串口接线图可参考下图所示。

单线SPI的在线编程方案
图 3 单线串口接线示意图

从图中可以看出,只需接入四根线(MOD,/RESET,VCC,GND)就可以进行程序烧写了。其中只有一根为数据线,用于收发数据。

芯片内标示的这个通讯口(MOD/IO)还可以被用来做工作模式选择,比如在上电复位的同时,检测MOD管脚的输入时序波形,根据这个时序波形判断进入到不同的工作模式,比如进入单线串口编程模式。进入单线串口编程模式后,MOD管脚的功能即转换为数据通讯。这样可以最大化的减少程序烧写所使用的编程口线,达到进一步压缩硬件资源的目的。

来源: 快易购

围观 197

硬件开发不可避免要与串口打交道,使用python下的pyserial可以使串口测试和设备调用的工作自动化。这里介绍pyserial的一些基础知识。

1、安装pyserial

linux上直接安装:

#python2
sudo pip install pyserial
#或者python3
sudo pip3 install pyserial

2、Bytes与string的转换

很多串口使用的数据是byte格式,需要进行转换。

使用str.decode()将ASCII转为String的Unicode。

使用bytes.encode(str,"ASCII")将Unicode转为ASCII的byte格式。

使用string.strip()去除后面的回车、换行等无效字符。

声明:s为字符串,rm为要删除的字符序列

s.strip(rm) 删除s字符串中开头、结尾处,位于 rm删除序列的字符
s.lstrip(rm) 删除s字符串中开头处,位于 rm删除序列的字符
s.rstrip(rm) 删除s字符串中结尾处,位于 rm删除序列的字符

注意:

当rm为空时,默认删除空白符(包括'\n', '\r', '\t', ' ')

3、十六进制显示

十六进制显示的实质是把接收到的字符诸葛转换成其对应的ASCII码,然后将ASCII码值再转换成十六进制数显示出来,这样就可以显示特殊字符了。

在这里定义了一个函数,如hexShow(argv),代码如下:

import serial

def hexShow(argv):
result = ''
hLen = len(argv)
for i in xrange(hLen):
hvol = ord(argv[i])
hhex = '%02x'%hvol
result += hhex+' '
print 'hexShow:',result

t = serial.Serial('com12',9600)
print t.portstr
strInput = raw_input('enter some words:')
n = t.write(strInput)
print n
str = t.read(n)
print str
hexShow(str)

4、十六进制发送

十六进制发送实质是发送十六进制格式的字符串,如'\xaa','\x0b'。重点在于怎么样把一个字符串转换成十六进制的格式,有两个误区:

1)'\x'+'aa'是不可以,涉及到转义符反斜杠。

2)'\\x'+'aa'和r'\x'+'aa'也不可以,这样的打印结果虽然是\xaa,但赋给变量的值却是'\\xaa'。

这里用到decode函数:

list='aabbccddee'
hexer=list.decode("hex")
print hexer

需要注意一点,如果字符串list的长度为奇数,则decode会报错,可以按照实际情况,用字符串的切片操作,在字符串的开头或结尾加一个'0'。

假如在串口助手以十六进制发送字符串"abc",那么你在python中则这样操作“self.l_serial.write(”\x61\x62\x63") ”。

当然,还有另外一个方法:

strSerial = "abc"
strHex = binascii.b2a_hex(strSerial)
#print strHex
strhex = strHex.decode("hex")
#print strhex
self.l_serial.write(strhex);

同样可以达到相同目的。

文章来源:开源中国社区

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