UART

对于RL78系列的MCU,为了提高运行效率,减少CPU的占用,建议UART数据收发使用DMA功能。DMA(Direct Memory Access)是RL78 MCU内置的一个控制器,能在支持DMA外围硬件的SFR和内部RAM之间不经过CPU而自动传送数据。

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打开DMA0的配置界面如下,首先要确定DMA0的传送方向,其次选择外设SFR寄存器,以及RAM的地址和指定DMA0传送的数据长度,第三要设置DMA0的触发源。DAM1的设置和DMA0是相同的,根据应用需求,进行相应的配置。

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UART的配置比较简单,在此不在累述,配置好后,点击“code generator”,生成对应的驱动代码,顺便说,自动生产的串口API函数是没有__far类型的,但是实际测试的时候,发送的数据可能是错误的,因为定义的数据buffer可能不在镜像区,这样会导致传送的地址是错误的,所以为避免类似的情况发生,建议在如下地方修改为__far类型。

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定义好接收数据的uart_buf[10], 并把数据buffer的地址给到DRA0,如下,DMA0被触发后,会把在SFR接收到的数据直接送给uart_buf[10]。

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通过DMA1发送数据时,也是一样,要发送数据的buffer的地址赋给DRA1,DMA1被触发后,会把RAM buffer的数据送给SFR进行发送。

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在主函数main里,初始化相关的函数,如下。

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连接好硬件,并把生成的.mot文件下载到MCU里,通过串口助手给MCU发送8个字符数据“12345678”,在应用程序里没有对接收的SFR数据进行处理的情况下,通过DMA0会把接收到SFR的8个数据送到指定的buffer 里,经检查结果,数据接收正确。

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来源:瑞萨嵌入式小百科

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围观 21

上回说到单片机的Uart发送,我们编写了一个发送函数循环发送固定的字符串,这回我们讲Uart的中断接收功能。

说一下中断是什么,大概就是说,单片机只有一个核,就是只有一个大脑,他无法一核二用地做事,但有时候迫不得已需要去响应一些紧急的命令,就好比你打游戏开团了,你妈喊你去倒开水,倒开水就会触发咱们人类的“中断”功能。放在单片机上,进行中断操作需要以下几个条件和步骤:拥有中断源、中断控制器正常工作、触发中断、保护现场、响应中断、恢复现场。

看名字可能会比较抽象,我来具体解释一下。

中断源,单片机上会有很多的中断源,也就是有很多办法、或者说“渠道”去触发中断,Uart外设就有很多触发中断的办法,而我们本文涉及到的就是接收信息会触发的中断,具体怎么触发的,后文会详细解释。

中断控制器,这个东西是一个物理存在于单片机内核里面的一块数字电路,这一块电路的功能就是用来管理中断的。对于一些老旧型号的单片机,比如C51单片机,他内部也有这个东西,只不过其中断优先级是固定的,这个控制器只扮演了“总闸”这样的角色。再看CW32这种32位单片机,使用cortex-M0+内核,拥有可编程的中断控制器,单片机上会有很多个中断源,但这是内核可以使用和管理的部分,芯片制造厂使用这一款内核制造单片机,并不会用到所有的中断资源,不只是搭载的功能有限,还受限于封装,很多中断资源会被闲置。但是只要使用芯片的中断,都必须正确配置内核里面的中断控制器,否则中断是无法工作的,因为不论单片机外设设计的如何天花乱坠,外设只负责触发中断,而响应中断的一定是内核。

中断的触发,前面提到了中断源,一个指定的中断只能由特定的、与其绑定的中断源触发,一个中断可能绑定多个中断源,但是只会有一个与中断绑定的中断服务函数,至于什么是中断服务函数,后文会解释。那这个时候肯定会有读者问了“那单片机如何在一个中断里面区分不同的中断源呢?”,单片机对不同的中断源,都设计了中断标志位,假设有ABC三个中断源,那他们就对应了3个标志位(3比特位),没触发中断的时候,ABC的中断标志位就是默认值0,如果触发中断,电路硬件会对其对应的标志比特位进行置位操作,也叫置1操作,该比特位会变成1。这个置位行为会直接反馈到内核的中断控制器,随后内核会对中断信号进行响应。

保护现场,看名字似乎和编程关系不大,这个名词在教科书上的中断章节会高频出现。我们无法预测中断会在什么时候到来,CPU也不能一直傻傻地等中断到来,所以不需要响应中断的时候,CPU还是照常工作的。想象现在CPU正在执行一个函数function(),倘若函数还未执行完成,中断被触发,CPU应该怎么做?是放下function函数不管不顾直接去响应,抑或是先做点什么?显而易见,后者更好更合理,需要做的,正是保护现场,函数执行到哪一步,CPU就会把执行到这一步的CPU数据(不只是我们要看的数据,还包括了程序执行的情况)存放到堆栈中,在中断响应完成之前,这些数据都会被封存,以避免响应完成后数据的丢失。

响应中断,这个是大部分人最关心的部分,因为这个部分直接涉及到中断服务函数的编写。在一切准备就绪后,CPU会放弃下一条需要执行的语句并直接进入中断服务函数,这里需要理解“中断服务函数”它仍然是个函数,初学者可能会认为,C语言的函数需要调用才会被执行,这里没被调用却被执行了,那肯定不是函数。实际上看过单片机原理或者了解过计算机原理的小伙伴会告诉你,CPU内部会有一个程序指针,程序指针会按照代码编译之后的逻辑去依次指向需要被执行的函数,单片机进入中断服务函数的原理就是直接设置这个指针指向中断服务函数,之后CPU就能执行中断代码响应中断了。

恢复现场,对应于保护现场,CPU必须在响应中断之后回到之前被中断打断的语句那里继续执行,取出原路堆栈中的数据就完成了恢复。

掌握中断相关的知识后,我们就可以自己编写和中断相关的代码了,编写程序时,基本上只需要注意中断标志位、中断服务函数、中断控制器就可以,保护现场什么的单片机会自己完成。

在包含了必要的头文件之后,在初始化函数中加入下图的代码即可完成对中断控制器的设置:

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第一行和第二行的函数均是对内核里的中断控制器进行寄存器操作。

解释一下第二行的设置中断优先级,这里涉及到一个中断嵌套的概念,中断不会只有一个,并且很有可能下一个中断触发的时候,上一个中断还没有执行完,此时就需要严格设置中断优先级,在单片机中,根据内核用户手册,优先级从0开始递增,优先级数字越低,其优先级越高,高优先级中断可以直接打断低优先级中断的响应,立刻响应高优先级中断,形成中断嵌套,这里设置为1是因为这个回发功能不算很重要的功能,相比之下嘀嗒定时器会为单片机程序提供时基信号,其优先级应该更高。关于优先级的具体解释,可以进行网上搜索或是查看《cortex-M0+内核手册》。

关于最后一行代码,CW_UART1这个外设拥有很多个中断源,这些中断源的使用是独立的,这里只使用了接收中断这一个中断源,芯片手册的通用异步收发器章节展示了Uart中断包含的中断源。

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当有数据进入单片机的Uart1接收缓冲区时,接收中断会触发,中断标志位置1,程序跳转至Uart1的中断服务函数。单片机几乎所有的中断服务函数都会由一个单独的文件收录,名为interrupt_xxxx.c或者xxxx_it.c。这里贴一张简易的中断服务函数代码,其功能是在尽量不破坏单片机实时性的情况下把数据放入一个既有的数组。

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前文有提到,硬件会根据中断标志位决定是否进入中断服务函数,如果不在中断服务函数中清除中断标志位,单片机就会反复进入中断,导致程序死在中断里。

说一下代码的思路,len是一个变量,是缓冲区内非空数据的个数;data_rx是一个字符数组,作为接收缓冲区,缓冲区大小为200;进入中断之后首先判断缓冲区是否还有位置,也就是len是否超出缓冲区数组下标上限,超出则判定为缓冲区已满,丢掉后续所有的数据直到缓冲区有空位;变量 Rx_Flag是一个8位无符号数,作为缓冲区有数据&缓冲区满的标志位使用;对于接收的所有数据,均会判断是否是“\r\n”,这个字符串在编码中是换行符,只要判断到最近接收的两个字节数据是连续的0X0D和0X0A,就认定接收到换行符,本次数据接收完毕,Rx_Flag置1表示完成一次完整的数据接收。

需要注意的是,中断的响应并非一个非常可靠的函数调用,一些编译器会试图优化掉代码对某些变量的修改操作(他们可能察觉不到中断函数的存在而认为变量不需要被修改),因此需要在中断中修改的变量需要加上“volatile”关键字以防止对变量的操作被编译器优化。 

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到目前位置,数据其实已经被保存在数组data_rx里面了,但这段数据我们从外部是看不到的,也看不到是否是我们设想的功能完成的接收,所以我编写了如下函数,此函数可以在Uart1完成了一次完整的数据接收(Rx_Flag置1)后立刻回发接收的数据,并清空接收缓冲区,允许进行下一次接收。

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因为函数包含发送功能,所以保留了超时跳出的保险措施。这里解释一下time_ms这个变量的作用,该变量定义在嘀嗒定时器文件中,并在嘀嗒定时器中断服务函数中递增1,即每1ms该变量都会增加1,作为毫秒计数值使用,本系列教程大部分实时性较弱的功能都会依赖此功能进行定时。如有疑问可以移步《内核外设-嘀嗒定时器》章节学习。

在轮询中加入这个回发函数,最大发送容忍时间100ms,并设置间隔1000ms发送一次“success”+“换行符”。随后在串口助手中发送不超过200字节的文本数据,即可验证接收是否成功。

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看来单片机顺利接收了数据并进行了回发操作,本节完。

总结:

1.注意理解中断的概念;

2.同一个中断可能会有多个中断源;

3.中断的执行不可靠,中断内涉及到修改的变量需要加上volatile防止优化;

4.串口的每一次发送携带很少的数据量,因此非常建议使用缓冲区来接收数据,待需要时再主动读取;

来源: CW32生态社区

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围观 19

LIN是一种串行通信协议,旨在作为汽车分层网络的最底层,当不需要CAN的所有功能时,LIN可以低成本地实现与传感器和执行器的通信。

UART模块的特性包括:

·全双工异步通信

·标准NRZ格式

·可配置的过采样率(8x 或16x)

·便捷的波特率编程

·自动波特率检测

·可编程的数据字长度(8-bit / 9-bit)

·可编程的数据位排序 MSB / LSB

·可配置的停止位宽度(1 / 2 bits)

·单线半双工通信

·使用DMA连续通信

·单独使能发送和接收功能

·可单独控制的发送和接收的信号极性

·硬件流控和RS-485收发器控制

·通信错误检测

·硬件奇偶校验位生成和检测

·多节点通信

·地址不匹配自动进入mute模式

·Mute模式唤醒

-Idle line检测

-地址匹配检测

·接收管脚的有效边沿(为系统唤醒设置的异步)

·LIN break(间隔场)检测

·间隔场生成

·1,2,4,8,16,32,64,128位长度可配置的idle字符检测

·独立的数据发送和接收FIFO

-接收和发送的标记值可分别独立配置

·Loop模式

·支持寄存器32位、16位和8位的访问

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表1 UART信号描述

LIN总线拓扑结构包含一个主机节点和多个从机节点,如下图所示。将应用模块连接到车辆网络,使它们可以用于诊断和服务。

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图1 LIN总线拓扑结构

LIN发送器是一个低边MOSFET,具有电流限制和过流关断功能。此外还集成了一个可选择的内部上拉电阻与一个串联二极管,因此在从机的应用中不需要外部上拉元件。而当作为主机使用,必须在VBAT[电池电压]和LIN总线之间连接一个1 kΩ的外部电阻并串联一个二极管。从隐性到显性的下降时间和从显性到隐性的上升时间是可以选择和控制的,以保证通信质量并减少EMC辐射。

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图2 LIN接口的电路图

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来源:深圳曦华科技

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围观 240

一、简介

半双工即Half duplex Communication,是指在通信过程的任意时刻,信息既可由A传到B,又能由B传A,但同时只有一个方向上的传输存在。由于这种方式要频繁变换信道方向,故效率低,但可以节约传输线路。半双工方式适用于终端与终端之间的会话式通信。

二、实际操作(以CW32L083为例)

设置 UARTx_CR2.SIGNAL 为 1 使 UART 工作于单线半双工工作模式。在该模式下,使用 UARTx_TXD 引脚进行数据的发送和接收,不占用 UARTx_RXD 引脚(UARTx_RXD 可作通用 IO 使用)。写数据到 UARTx_TDR 寄存器后,UARTx_TXD 引脚立即进入发送状态,输出 UARTx_TDR 寄存器中的数据。数据 发送完成后,UARTx_TXD 引脚恢复到常态的接收状态。没有发送数据时,UARTx_TXD 引脚处于接收状态,数据接收完成后,接收完成标志位 UARTx_ISR.RC 会被硬件置 位,此时应尽快读取 UARTx_RDR 寄存器,并清除 UARTx_ISR.RC 标志位。

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UART工作在单线半双工模式时,UARTx_TXD引脚需要配置为开漏输出。另外用户应采取适当的应用层保护机制,以确保不会出现多主机同时向总线发送数据。

三、UART单线半双工通信示例

硬件采用CW32L083VxTx StartKit单板,用杜邦线连接PA08和PA06引脚。

UARTy查询方式发送TxBuffer1缓冲区中的数据,UARTz查询方式接收数据,并存储到RxBuffer2缓冲区。

UARTz查询方式发送TxBuffer2缓冲区中的数据,UARTy查询方式接收数据,并存储到RxBuffer1缓冲区。

比较TxBuffer1和RxBuffer2、TxBuffer2和RxBuffer1,如果数据一致,则LED1亮,否则LED2亮。

1、配置RCC

void RCC_Configuration(void) 
{ 
    RCC_HSI_Enable(RCC_HSIOSC_DIV6); //SYSCLK = HSI = 8MHz = HCLK = PCLK 
    RCC_AHBPeriphClk_Enable(UARTy_GPIO_CLK | UARTz_GPIO_CLK | 
    RCC_AHB_PERIPH_GPIOC, ENABLE); //外设时钟使能 
    UARTy_APBClkENx(UARTy_CLK, ENABLE); 
    UARTz_APBClkENx(UARTz_CLK, ENABLE); 
}

2、配置GPIO

void GPIO_Configuration(void) 
{ 
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0}; 
    UARTy_AFTX; //UART TX 复用 
    UARTz_AFTX; U
    ARTy_TXPUR; //UART TX PUR 
    UARTz_TXPUR; 
    GPIO_InitStructure.Pins = UARTy_TxPin; 
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; //开漏输出
    GPIO_Init(UARTy_GPIO, &GPIO_InitStructure); 
    GPIO_InitStructure.Pins = UARTz_TxPin; 
    GPIO_Init(UARTz_GPIO, &GPIO_InitStructure); 
    
    GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_2; //PC3 LED1 / PC2 LED2 
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; 
    GPIO_Init(CW_GPIOC, &GPIO_InitStructure); P
    C03_SETLOW();//LED灭 
    PC02_SETLOW(); 
}

3、配置UART

void UART_Configuration(void) 
{ 
    UART_InitTypeDef UART_InitStructure = {0}; 
    
    UART_InitStructure.UART_BaudRate = UARTyz_BaudRate; // 波特率 
    UART_InitStructure.UART_Over = UART_Over_16; // 采样方式 
    UART_InitStructure.UART_Source = UART_Source_PCLK; // 传输时钟源
    UCLK UART_InitStructure.UART_UclkFreq = UARTyz_UclkFreq; // 传输时钟UCLK频率 
    UART_InitStructure.UART_StartBit = UART_StartBit_FE; // 起始位判定方式 
    UART_InitStructure.UART_StopBits = UART_StopBits_1; // 停止位长度 
    UART_InitStructure.UART_Parity = UART_Parity_No ; // 校验方式 
    UART_InitStructure.UART_HardwareFlowControl = UART_HardwareFlowControl_None; 
    UART_InitStructure.UART_Mode = UART_Mode_Rx | UART_Mode_Tx; // 发送/接收使能 
    UART_Init(UARTy, &UART_InitStructure); 
    UART_Init(UARTz, &UART_InitStructure); 
}

4、定义变量

//UARTy 
#define  UARTy                         CW_UART1 
#define  UARTy_CLK                   RCC_APB2_PERIPH_UART1 
#define  UARTy_APBClkENx               RCC_APBPeriphClk_Enable2 
#define  UARTy_GPIO_CLK                RCC_AHB_PERIPH_GPIOA 
#define  UARTy_GPIO                    CW_GPIOA 
#define  UARTy_TxPin                    GPIO_PIN_8 
#define  UARTy_AFTX                    PA08_AFx_UART1TXD() 
#define  UARTy_TXPUR                   PA08_PUR_ENABLE(); 

//UARTz 
#define  UARTz                         CW_UART2 
#define  UARTz_CLK                     RCC_APB1_PERIPH_UART2 
#define  UARTz_APBClkENx               RCC_APBPeriphClk_Enable1 
#define  UARTz_GPIO_CLK                RCC_AHB_PERIPH_GPIOA 
#define  UARTz_GPIO                    CW_GPIOA 
#define  UARTz_TxPin                    GPIO_PIN_6 
#define  UARTz_AFTX                    PA06_AFx_UART2TXD() 
#define  UARTz_TXPUR                   PA06_PUR_ENABLE() 
#define  UARTyz_BaudRate               9600 
#define  UARTyz_UclkFreq                8000000 
#define  TxBufferSize1                   (ARRAY_SZ(TxBuffer1) - 1) 
#define  TxBufferSize2                   (ARRAY_SZ(TxBuffer2) - 1) 
typedef enum {FAILED = 0, PASSED = !FAILED} TestStatus; 
TestStatus Buffercmp(uint8_t* pBuffer1, uint8_t* pBuffer2, uint16_t BufferLength); 
uint8_t TxBuffer1[] = "\r\nCW32L083 UART HalfDuplex: UARTy -> UARTz\r\n"; 
uint8_t TxBuffer2[] = "\r\nCW32L083 UART HalfDuplex: UARTz -> UARTy\r\n"; 
uint8_t RxBuffer1[TxBufferSize2]; uint8_t RxBuffer2[TxBufferSize1]; 
uint32_t NbrOfDataToRead1 = TxBufferSize2; 
uint32_t NbrOfDataToRead2 = TxBufferSize1; 
uint8_t TxCounter1 = 0, RxCounter1 = 0; 
uint8_t TxCounter2 = 0, RxCounter2 = 0; 
volatile TestStatus TransferStatus1 = FAILED, TransferStatus2 = FAILED;

5、主程序

int32_t main(void) 
{   
    RCC_Configuration();//配置RCC 
    GPIO_Configuration();//配置GPIO 
    UART_Configuration();//配置UART 
    UART_HalfDuplexCmd(UARTy, ENABLE); //单线半双工 UARTy 
    UART_HalfDuplexCmd(UARTz, ENABLE); //单线半双工 UARTz 
    while(NbrOfDataToRead2--)   //UARTy -> UARTz 
    { 
        //UARTy发送一个字节数据 
        UART_SendData_8bit(UARTy, TxBuffer1[TxCounter1++]); 
        while(UART_GetFlagStatus(UARTy, UART_FLAG_TXE) == RESET); 
        //UARTz 等待RC 
        while(UART_GetFlagStatus(UARTz, UART_FLAG_RC) == RESET); 
        UART_ClearFlag(UARTz, UART_FLAG_RC); 
        RxBuffer2[RxCounter2++] = UART_ReceiveData_8bit(UARTz); 
    } 
    while(NbrOfDataToRead1--)//UARTz -> UARTy 
    { 
        //UARTz发送一个字节数据 
        UART_SendData_8bit(UARTz, TxBuffer2[TxCounter2++]); 
        while(UART_GetFlagStatus(UARTz, UART_FLAG_TXE)== RESET); 
        //UARTy 等待RC 
        while(UART_GetFlagStatus(UARTy,UART_FLAG_RC) == RESET); 
        UART_ClearFlag(UARTy, UART_FLAG_RC); 
        RxBuffer1[RxCounter1++] = UART_ReceiveData_8bit(UARTy); 
    } 
    //检查收发数据一致性 
    TransferStatus1 = Buffercmp(TxBuffer1, RxBuffer2, TxBufferSize1); 
    TransferStatus2 = Buffercmp(TxBuffer2, RxBuffer1, TxBufferSize2); 
    if(TransferStatus1 == PASSED && TransferStatus2 == PASSED) //PASSED 
    { 
        //LED1亮 
        PC03_SETHIGH(); 
    } 
    else //FAILED 
    { 
        PC02_SETHIGH();//LED2亮 
    } 
    while(1) 
    { 
    } 
}

6、测试结果:UART半双工通信方式工作正常, LED1亮。

来源:武汉芯源半导体

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围观 206

一、波特率介绍

波特率表示单位时间内传送的码元符号的个数,它是对符号传输速率的一种度量,它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示,即指一个单位时间内传输符号的个数(Baud,单位符号:Bd)。

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。

波特率发生器框图如下:

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二、波特率设置

1.同步半双工模式下

波特率计算公式:BaudRate = UCLK / 12

其中,UCLK 是 UART 的传输时钟,其来源可以是 PCLK、LSE 或 LSI,通过控制寄存器 UARTx_CR2 的 SOURCE 位域来选择。

2.异步模式下

UART 的接收和发送波特率是相同的,由同一个波特率发生器产生。波特率发生器支持 16 倍采样、8 倍采样、4 倍采样和专用采样这 4 种采样模式,具体的采样模式通过控制寄存器 UARTx_CR1 的 OVER 位域来选择。UCLK是 UART的传输时钟,其来源可以是 PCLK、LSE或 LSI,具体来源通过 UARTx_CR2.SOURCE来选择。BRRI(UARTx_BRRI[15:0]),是波特率计数器的整数部分,可设置范围为 1 ~ 65535。BRRF(UARTx_BRRF[3:0]),是波特率计数器的小数部分,可设置范围为 0 ~ 15。

OVER = 00,设置 16 倍采样,波特率计算公式:BaudRate = UCLK / ( 16×BRRI + BRRF )

OVER = 01,设置 8 倍采样,波特率计算公式:BaudRate = UCLK / ( 8×BRRI )

OVER = 10,设置 4 倍采样,波特率计算公式:BaudRate = UCLK / ( 4×BRRI )

OVER = 11,设置专用采样,波特率计算公式:BaudRate = ( 256×UCLK ) / BRRI

专用采样仅适合传输时钟源为 LSE 或者 LSI 时,进行 2400bps、4800bps 或 9600bps 波特率下的 UART 通信。

UCLK 为 24MHz 波特率设置示例(OVER = 00)

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UCLK 为 32.768kHz 波特率设置示例(OVER = 11)

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3.波特率自动检测 

CW32L083 使用 UART 作为从机进行通信时,可以通过自动波特率检测的方法,自动适应 UART 主机的波特率。可将通用定时器(GTIM)的输入捕获来源配置为 UART 的 RXD 信号,或者将 GTIM 的门控信号配置为 UART 的 RXD 信号,配合使用相关软件算法测量 UART 的波特率,以实现波特率自适应。

三、波特率计数器寄存器定义

1.UARTx_BRRI 波特率计数器整数部分寄存器

Address offset: 0x0C  Reset value: 0x0000 0000

4.png

2.UARTx_BRRF 波特率计数器小数部分寄存器

Address offset: 0x10  Reset value: 0x0000 0000

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四、波特率设置举例

当传输时钟 UCLK 的频率为 24MHz 时,要求配置 BaudRate = 115200 bps,计算 16×BRRI + BRRF = 24000000 / 115200 = 208.33 则: 

BRRI = 208.33 / 16 = 13.02,最接近的整数是:13(0x0D) 

BRRF = 0.02×16 = 0.32,最接近的整数是:0(0x00) 

即需要设置 UARTx_BRRI 为 0x0D,UARTx_BRRF 为 0x00 此时,实际波特率 BaudRate = 115384.62 bps,误差率为 0.16%。

来源:武汉芯源半导体

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围观 48

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。

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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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前言

在串口通信过程中,我们常常用到接受和发送中断,相信大家都不陌生。这里还有另一个非常有用的中断可能被大家所忽略,即总线空闲状态IDLE中断。当一帧数据传输结束之后,总线会维持高电平空闲,此时会触发MCU的IDLE中断。在本文中,将介绍使用该中断来进行不定长串口数据接收的办法。通过该中断,可以省却用于检测数据传输是否完成的判断操作。

实验环境

· STM32F411RE-NUCLEO

· STM32CubeMX

总线状态分析

下图是发送0xAA 0x55的所抓取到的波形。从图中我们可以看到在发送该帧之前和之后,总线时钟处于IDLE状态。在该帧中,字节与字节之间,没有IDLE状态出现,即不会出现IDLE误触发的情况。

“使用UART

不定长数据接收

本次制作的工程是基于HAL库的。在原生的HAL库中,并没有集成IDLE中断的处理。所以,在本文我们介绍的方法中,需要修改一些库文件来实现。

使用 STM32CubeMX 生成实验工程

工程的配置如下图:

1. 系统始终配置为100MHz

2. 配置USART2为Asynchrones,管脚配置为PA2,PA3。

3. USART2参数:9600Bits/s, 8bits, None,1Stop

“使用UART

“使用UART

“使用UART

为了方便打印接收到的相关信息,需要对生成的工程做如下修改来映射print函数。

main.c-声明

“使用UART

main.c-Code

“使用UART

修改工程代码

增加接收Buffer

main.c

“使用UART

stm32f4xx_hal_uart.c

“使用UART

在接收函数中使能IDLE中断

stm32f4xx_hal_uart.c -> HAL_UART_Receive_DMA()函数

“使用UART

处理IDLE中断

stm32f4xx_hal_uart.c -> HAL_UART_IRQHandler ()函数

“使用UART

接收完成处理(IDLE产生,一帧数据传输完成)

stm32f4xx_hal_uart.c -> HAL_UART_AbortReceive_IT ()函数

“使用UART

main.c

“使用UART

使能接收

main.c

“使用UART

实验结果

使用串口调试,通过STLINK的虚拟串口发送数据,MCU会返回接收多少个字节的数据,并将接收到的数据打印出来。下图是发送0xAA 0x55的实验结果。

“使用UART

小结

合理使用串口总线空闲状态中断,在接收那些数据量不确定的场合会非常方便,同时也能很好地优化代码设计。

来源:STM32单片机
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