基于ARM嵌入式系统开发6

1、1第六章第六章 I/O接口电路接口电路6.4 stm32串口编程2第六章第六章 I/O接口电路接口电路3 3 STM32单片机的单片机的 USARTx串口串口 编程步骤编程步骤1 1 STM32单片机的单片机的 USARTxUSARTx串口串口和管脚和管脚2 2 STM32单片机的单片机的 USARTxUSARTx串口配置串口配置6.4 stm32串口编程3第六章第六章 I/O接口电路接口电路USART:Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter,通用通用同步同步/异步异步接收和发送器接收和发送器USART ?4第六章第六章

2、I/O接口电路接口电路ARM9 S3C2410：拥有：拥有3个个UART(通用通用异步异步接收和发送器接收和发送器)Cortex-M3 STM32单片机：拥有单片机：拥有3个个USART(通用通用同步同步/异异步步接收和发送器接收和发送器)MCS51单片机：拥有单片机：拥有1个个UART(通用通用异步异步接收和发送器接收和发送器)比较：比较：5第六章第六章 I/O接口电路接口电路异步串行通信数据格式同步字符CRC字符开始终止数据块同步通信数据格式6第六章第六章 I/O接口电路接口电路7第六章第六章 I/O接口电路接口电路8第六章第六章 I/O接口电路接口电路9第六章第六章 I/O接口电路接口电

3、路10第六章第六章 I/O接口电路接口电路每个每个USART口口: :共有共有7 7个设置寄存器个设置寄存器一个状态寄存器一个状态寄存器(USART_SR) 一个数据寄存器一个数据寄存器(USART_DR):它是由两个寄存器组成的，一个给发送用(发送寄存器发送寄存器 TDR)，一个给接收用(接收寄存器接收寄存器 RDR)一个波特率寄存器一个波特率寄存器(USART_BRR)一个控制寄存器一个控制寄存器1(USART_CR1)一个控制寄存器一个控制寄存器2(USART_CR2)一个控制寄存器一个控制寄存器3(USART_CR3)一个保护时间和预分频寄存器一个保护时间和预分频寄存器(USART_G

4、TPR)11第六章第六章 I/O接口电路接口电路12第六章第六章 I/O接口电路接口电路在在MCS-51MCS-51单片机中，单片机中，数据缓冲器数据缓冲器SBUFSBUF：实际是由发送：实际是由发送SBUFSBUF和接收和接收SBUFSBUF组成。组成。发送发送SBUFSBUF和接收和接收SBUFSBUF共用一个地址共用一个地址99H99H。 1 1）发送）发送SBUFSBUF存放待发送的存放待发送的8 8位数据，位数据，写入写入SBUFSBUF将同时启动发送将同时启动发送。发送指令：发送指令：M MOV VSBUFSBUF，A A2 2）接收）接收SBUFSBUF存放已接收成功的存放已接收

5、成功的8 8位数据，供位数据，供CPUCPU读取。读取。读取串行口接收数据指令：读取串行口接收数据指令：M MOV AV A，SBUFSBUF13第六章第六章 I/O接口电路接口电路/*- Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter -*/typedef struct vu16 SR; u16 RESERVED0; vu16 DR; u16 RESERVED1; vu16 BRR; u16 RESERVED2; vu16 CR1; u16 RESERVED3; vu16 CR2; u16 RESERVED4; vu16 CR3

6、; u16 RESERVED5; vu16 GTPR; u16 RESERVED6; USART_TypeDef; /用结构体USART_TypeDef定义USARTx串口,（即定义 USARTx串口的7个设置寄存器）14第六章第六章 I/O接口电路接口电路15第六章第六章 I/O接口电路接口电路MCS-51单片机的串行通讯：适用于传送距离不大于15m，速度不高于20kb/s的本地设备之间通信的场合。STM32单片机的USART串口：采用分数波特率发生器，串行发送、接收数据的最高速率=72M/16=4.5Mb/s16第六章第六章 I/O接口电路接口电路MCS-51单片机串行口结构示意图发 送S

7、BUF(99H)门发 送 控 制 器接 收 控 制 器1输 入 移 位 寄 存 器串行控制寄存器(98H)定时器1接 收SBUF(99H)888TIRI内 部 总 线TXD(P3.1)RXD(P3.0)串 行 口 中 断17第六章第六章 I/O接口电路接口电路4、在使用、在使用USARTUSART串口时，串口时，首先要使能该外设对应的时钟首先要使能该外设对应的时钟1、USARTx 串口串口 定义定义 2、USART_InitTypeDef 初始化串口参数初始化串口参数 定义定义3、USART_Init 初始化初始化串串口口 定义定义stm32串口配置串口配置 18第六章第六章 I/O接口电路接

8、口电路1、编程时，USARTx串口的具体配置是从USARTx寄存器组开始。首先，用结构体USART_TypeDef 定义 USARTx寄存器组:19第六章第六章 I/O接口电路接口电路在文件“stm32f10 x_map.h”中，定义如下：/*- Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter -*/typedef struct vu16 SR; u16 RESERVED0; vu16 DR; u16 RESERVED1; vu16 BRR; u16 RESERVED2; vu16 CR1; u16 RESERVED3; vu16

9、 CR2; u16 RESERVED4; vu16 CR3; u16 RESERVED5; vu16 GTPR; u16 RESERVED6; USART_TypeDef; /用结构体USART_TypeDef定义USARTx串口, /或称或称用结构体USART_TypeDef定义 USARTx寄存器组USARTx串口的7个设置寄存器20第六章第六章 I/O接口电路接口电路#define USART1_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0 x3800)#define USART2_BASE (APB1PERIPH_BASE + 0 x4400)#define USART3_BAS

10、E (APB1PERIPH_BASE + 0 x4800)USARTx寄存器组 的首地址：/* Peripheral base address in the bit-band region */#define PERIPH_BASE (u32)0 x40000000)/* Peripheral memory map */#define APB1PERIPH_BASE PERIPH_BASE#define APB2PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0 x10000)#define AHBPERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0 x20000)0 x400148

11、000 x400138000 x4001440021第六章第六章 I/O接口电路接口电路#ifdef _USART1 #define USART1 (USART_TypeDef *) USART1_BASE)#endif /*_USART1 */#ifdef _USART2 #define USART2 (USART_TypeDef *) USART2_BASE)#endif /*_USART2 */#ifdef _USART3 #define USART3 (USART_TypeDef *) USART3_BASE)#endif /*_USART3 */22第六章第六章 I/O接口电路接口电

12、路2、USART_InitTypeDef 初始化串口参数初始化串口参数 定义定义/* USART Init Structure definition */typedef struct u32 USART_BaudRate; u16 USART_WordLength; u16 USART_StopBits; u16 USART_Parity; u16 USART_Mode; u16 USART_HardwareFlowControl; USART_InitTypeDef;/用于初始化用于初始化USARTUSARTx x串口的参数串口的参数（包括波特率、字长（包括波特率、字长即数据位、停止位、奇偶

13、效验位、工作即数据位、停止位、奇偶效验位、工作模式、硬件流控制）模式、硬件流控制）在文件“stm32f10 x_usart.h”中，定义：23第六章第六章 I/O接口电路接口电路描述了结构体描述了结构体USART_InitTypeDef 在同步和异步模式下使用的不同成员。在同步和异步模式下使用的不同成员。24第六章第六章 I/O接口电路接口电路比较比较 结构体结构体USART_TypeDef 和和USART_InitTypeDef ：25第六章第六章 I/O接口电路接口电路功能：根据USART_InitTypeDef中指定的参数，初始化外设USARTx串口串口3、USART_Init 初始化初

14、始化串串口口 定义定义26第六章第六章 I/O接口电路接口电路 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); /初始化USARTx串口串口例如， USART_InitTypeDef USART_InitStructure; /定义结构体变量USART_InitStructure，用于初始化外设USARTx串口串口的参数27第六章第六章 I/O接口电路接口电路/* Function Name : USART_Init* Description : Initializes the USARTx peripheral according to the speci

15、fied* parameters in the USART_InitStruct .* Input : - USARTx: Select the USART or the UART peripheral. * This parameter can be one of the following values:* - USART1, USART2, USART3, UART4 or UART5.* - USART_InitStruct: pointer to a USART_InitTypeDef structure* that contains the configuration inform

16、ation for the* specified USART peripheral.* Output : None* Return : None*/void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct) u32 tmpreg = 0 x00, apbclock = 0 x00; u32 integerdivider = 0 x00; u32 fractionaldivider = 0 x00; 在文件“stm32f10 x_usart.c”中，定义：28第六章第六章 I/O接口电路接口电路 STM3

17、2的SPI接口29第六章第六章 I/O接口电路接口电路n SPI是一种全双工的同步串行接口，利用3条线完成两个芯片之间的双工高速通信。两条数据线用于收发数据，一条时钟线用于同步。n 一个SPI总线可以连接多个主机和多个从机。在同一时刻只允许一个主机操作总线，并且同时只能与一个从机通信。主机控制数据的传输过程。n 串行时钟由主机产生，当主机发送一字节数据（通过主出从入MOSI引脚）的同时，从机返回一字节数据（通过主入从出MISO引脚）。30第六章第六章 I/O接口电路接口电路SPI通信原理31第六章第六章 I/O接口电路接口电路SPI总线可在软件的控制下构成各种简单的或复杂的系统：n1个主MCU

18、和几个从MCUn几个从MCU相互连接构成多主机系统(分布式系统)n1个主MCU和1个或几个从I/O设备 32第六章第六章 I/O接口电路接口电路n主机模式 MASTER： 当器件作为主机时，使用一个IO引脚拉低相应从机的选择引脚(NSS)，传输的起始由主机发送数据来启动，时钟(SCK)信号由主机产生。通过MOSI发送数据，同时通过MISO引脚接收从机发出的数据。n从机模式 SLAVE： 当器件作为从机时，传输在从机选择引脚(NSS)被主机拉低后开始，接收主机输出的时钟信号，在读取主机数据的同时通过MISO引脚输出数据。33第六章第六章 I/O接口电路接口电路34第六章第六章 I/O接口电路接口电路数据传输格式：n通常是高位(MSB)在前，低位(LSB)在后。一些增强型MCU中可以通过软件设置高位在前或低位在前。n下面以位数据的传输为例，看一下种不同数据传输格式的时序。首先介绍两个概念：时钟极性：表示时钟信号在空闲时是高电平还是低电平。1.时钟相位：决定数据是在SCK的上升沿采样还是在SCK的结束沿采样。35第六章第六章 I/O接口电路接口电路数据帧格式：n可编程设定