CW32单片机UART基本数据收发功能介绍

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cathy 发布于:周二, 04/18/2023 - 14:15 ,关键词:

通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter:UART),是一种通用串行数据总线,常用于系统内各子模块间的数据交换。

以CW32L083为例,CW32L083 内部集成 6 个通用异步收发器 (UART),支持异步全双工、同步半双工和单线半双工模式,支持硬件数据流控和多机通信;可编程数据帧结构,可以通过小数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。UART 控制器工作在双时钟域下,允许在深度休眠模式下进行数据的接收,接收完成中断可以唤醒 MCU 回到运行模式。

一、主要功能

• 支持双时钟域驱动:配置时钟 PCLK;传输时钟 UCLK。

• 可编程数据帧结构:数据字长:8、9 位,LSB 在前;校验位:无校验、奇校验、偶校验;停止位长度:1、1.5、2 位 。

• 16 位整数、4 位小数波特率发生器 。

• 支持异步全双工、同步半双工、单线半双工 。

• 支持硬件流控 RTS、CTS。

• 支持直接内存访问 (DMA) 。

• 支持多机通信,自动地址识别 。

• 6 个带中断标志的中断源 。

• 错误检测:奇偶校验错误、帧结构错误 。

• 低功耗模式下收发数据,中断唤醒 MCU。

1.功能框图

UART 控制器挂载到 APB 总线上,配置时钟域 PCLK,固定为 APB 总线时钟 PCLK,用于寄存器配置逻辑工作;传输时钟域 UCLK,用于数据收发逻辑工作,其来源可选择 PCLK 时钟、外部低速时钟(LSE)以及内部低速时钟 (LSI)。双时钟域的设计更便于波特率的设置,支持从深度休眠模式下唤醒控制器。

1.png

2.UART中断

UART 控制器支持 6 个中断源,当 UART 中断触发事件发生时,中断标志位会被硬件置位,如果设置了对应的中断使能控制位,将产生中断请求。CW32L083 的一个 UART 模块使用一个系统 UART 中断,UART 中断是否产生中断跳转由嵌套向量中断控 制器 (NVIC) 的中断使能设置寄存器 NVIC_ISER 的相应位控制。系统 UART 中断示意图如下图所示:

2.png

在用户 UART 中断服务程序中,应查询相关 UART 中断标志位,以进行相应的处理,在退出中断服务程序之前, 要清除该中断标志位,避免重复进入中断程序。各 UART 中断源的标志位、中断使能位、中断标志清除位或清除方法,如下表所示:

3.png

3.CH340介绍

CH340是一个USB总线的转接芯片,实现USB协议和UART协议的自动转换。 

4.png

RTS#:MODEM联络输出信号,请求发送

UD+:直接连接USB总线的D+数据线

UD-:直接连接USB总线的D-数据线

V3:在3.3V电源电压时链接VCC输入外部电源,在5V电源电压时外接容量为100nF的退耦电容。

VCC:正电源输入端,需要接100nF电源退耦电容

TXD:串行电路输出

RXD:串行数据输入,内置可控上拉和下拉电阻

CH340内置了独立的收发缓冲区,支持单工、半双工或者全双工异步串行通讯。串行数据包括1个低电平起始位、5、6、7或8个数据位、1个或2个高电平停止位,支持奇校验/偶校验/标志校验/空白校验。CH340支持常用通讯波特率:50、75、100、110、134.5、150、300、600、900、1200、1800、2400、3600、4800、9600、14400、19200、28800、33600、38400、56000、57600、76800、115200、128000、153600、230400、460800、921600、1500000、2000000等。串口发送信号的波特率误差小于0.3%,串口接收信号的允许波特率误差不小于2%。

二、实例演示

本实例采用CW32L083V8T6的StartKit单板,MCU的串口引脚(PA08/ PA09)和CH340对接,CH340通过USB接口和PC机对接,实现PC机软件和MCU通过UART双向通信功能。

单板启动后,处于等待数据接收状态,当有数据接收到后,产生UART接收中断,在中断中读取接收到的数据,然后将数据通过UART再发送回来,并清除中断标志位,然后等待接收下一个数据。

1.配置RCC系统时钟

void RCC_Configuration(void)
{
    //SYSCLK = HSI = 8MHz = HCLK = PCLK
    RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6);
    //外设时钟使能
    RCC_AHBPeriphClk_Enable(DEBUG_UART_GPIO_CLK, ENABLE);
    DEBUG_UART_APBClkENx(DEBUG_UART_CLK, ENABLE);
}

2.GPIO配置

void GPIO_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
    //UART TX RX 复用
    DEBUG_UART_AFTX;
    DEBUG_UART_AFRX;
    GPIO_InitStructure.Pins = DEBUG_UART_TX_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_Init(DEBUG_UART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_InitStructure.Pins = DEBUG_UART_RX_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP;
    GPIO_Init(DEBUG_UART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}

3.UART配置

void UART_Configuration(void)
{
    UART_InitTypeDef UART_InitStructure = {0};
    UART_InitStructure.UART_BaudRate = DEBUG_UART_BaudRate;
    UART_InitStructure.UART_Over = UART_Over_16;
    UART_InitStructure.UART_Source = UART_Source_PCLK;
    UART_InitStructure.UART_UclkFreq = DEBUG_UART_UclkFreq;
    UART_InitStructure.UART_StartBit = UART_StartBit_FE;
    UART_InitStructure.UART_StopBits = UART_StopBits_1;
    UART_InitStructure.UART_Parity = UART_Parity_No ;
    UART_InitStructure.UART_HardwareFlowControl = UART_HardwareFlowControl_None;
    UART_InitStructure.UART_Mode = UART_Mode_Rx | UART_Mode_Tx;
    UART_Init(DEBUG_UARTx, &UART_InitStructure);
}

4.配置NVIC

void NVIC_Configuration(void)
{
    //优先级,无优先级分组
    NVIC_SetPriority(DEBUG_UART_IRQ, 0);
    //UARTx中断使能
    NVIC_EnableIRQ(DEBUG_UART_IRQ);
}

5.中断函数处理UART2/UART5

void UART2_UART5_IRQHandler(void)
{
     /* USER CODE BEGIN */
    uint8_t TxRxBuffer;
    if(UART_GetITStatus(CW_UART5 UART_IT_RC) != RESET)// 获取UARTx中断标志位
    {
        TxRxBuffer = UART_ReceiveData_8bit(CW_UART5;// 通过UARTx接收一个数据(8bit)
        UART_SendData_8bit(CW_UART5 TxRxBuffer);// 通过UARTx发送一个数据(8bit)
        UART_ClearITPendingBit(CW_UART5 UART_IT_RC);// 清除UARTx中断标志位
    }
    /* USER CODE END */
}

6.定义常量define

//UARTx
#define  DEBUG_UARTx                   CW_UART5
#define  DEBUG_UART_CLK                RCC_APB1_PERIPH_UART5
#define  DEBUG_UART_APBClkENx          RCC_APBPeriphClk_Enable1
#define  DEBUG_UART_BaudRate           9600
#define  DEBUG_UART_UclkFreq           8000000
//UARTx GPIO
#define  DEBUG_UART_GPIO_CLK           RCC_AHB_PERIPH_GPIOB
#define  DEBUG_UART_TX_GPIO_PORT       CW_GPIOB
#define  DEBUG_UART_TX_GPIO_PIN        GPIO_PIN_8
#define  DEBUG_UART_RX_GPIO_PORT       CW_GPIOB
#define  DEBUG_UART_RX_GPIO_PIN        GPIO_PIN_9
//GPIO AF
#define  DEBUG_UART_AFTX               PB08_AFx_UART5TXD()
#define  DEBUG_UART_AFRX               PB09_AFx_UART5RXD()
//中断
#define  DEBUG_UART_IRQ                UART2_UART5_IRQn

7.UART中断方式接收数据

int32_t main(void)
{
     //配置RCC
    RCC_Configuration();
    //配置GPIO
    GPIO_Configuration();
    //配置UART
    UART_Configuration();
    //配置NVIC
     NVIC_Configuration();
    //使能UARTx RC中断
     UART_ITConfig(DEBUG_UARTx, UART_IT_RC, ENABLE);
    UART_SendString(DEBUG_UARTx, "\r\nCW32L083 UART Interrupt\r\n");
    while(1)
    {
        //中断收发
    }
}

8、测试结果如下:当MCU收到上位机发送的数据后,再回传到上位机,UART功能正常。

5.png

来源:武汉芯源半导体

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