单片机产品设计与调试-基于STM32F1xx机型和HAL库函数 课件 任务9.2 两台STM32单片机UART通信系统的设计与调试

单片机产品设计与制作

（stm32机型）石梅香项目9、利用UART实现LED灯控制任务9.2两台STM32UART通信系统的设计与调试总目录1项目1、利用GPIO和位带操作实现温度报警

2项目2、利用SysTick实现温度报警与控制

3项目3、利用按键查询实现参数设定及显示

4项目4、利用外部中断实现工件计数显示

5项目5、利用定时器实现直流电动机PWM调速6项目6、利用计数器实现工件计数显示和打包控制

7项目7、利用DAC实现LED亮度控制8项目8、利用ADC实现土壤湿度采集

项目总目标项目总目标通过UART与UART通信、UART与PC机通信等工作任务，掌握UART通信电路与程序设计方法。具体包括：1、了解单片机串行通信基本概念，能够说出串行通信特点与分类；2、理解STM32F10x的UART结构组成与工作特性，能够对照结构框图说出其基本工作过程；3、掌握基于STM32F10xUART的电路设计方法，能进行基本独立设计与调试；4、掌握基于HAL库函数的STM32F10xUART编程方法，能独立编程实现；5、会查找相关资料、阅读相关文献。子目录9项目9、利用UART实现LED灯控制9.1任务9.1 认识STM32单片机的USART9.2任务9.2 两台STM32UART通信系统的设计与调试9.3任务9.3 STM32UART与PC机通信系统设计与调试任务9.2两台STM32UART通信系统的设计与调试一、任务要求（一）总目标1、能画出两台STM32UART通信电路；2、能利用HAL_UART_Receive（）和HAL_UART_Transmit（）库函数编写两台STM32UART通信程序。（二）具体任务描述按下1#机K_UP键（PA0）： 点亮2#机LED0；按下1#机K_DOWN键（PE2）： 熄灭2#机LED0；按下1#机K_LEFT键（PE3）： 点亮2#机LED0~LED7；按下1#机K_RIGHT键（PE4）： 熄灭2#机LED0~LED7。分组讨论要实现两台STM32的UART通信，电路和程序应该怎样设计讨论与发言方案设计图9.2.1系统方框图电路设计由于1#机只发送，2#机只接收，图中虚线也可以不接程序设计与调试1、1#程序文件布局与框架搭建程序设计与调试2、1#程序流程图程序设计与调试3、1#程序主程序（1）第5行：声明UART操作变量UART1_Handler，指出它是一个extern型变量（该变量在文件uart.c中被定义），数据类型是UART_HandleTypeDef。关于UART_HandleTypeDef类型详情参见表9.2.1。（2）第7行：定义变量TX_Char，该变量用于存储准备从UART发送的数据。（3）第13行，调用函数UART1_Init（），初始化UART。该函数在uart.c中定义，带一个参数，用于指出波特率，这里是9600bps。（4）第16～20行：进行按键采集，根据按键情况为变量TX_Char赋值。第22行：使用了库函数HAL_UART_Transmit（），将变量TX_Char的值送入UART进行发送。该函数共有4个参数程序设计与调试4、1#UART程序设计程序设计与调试4、1#UART程序设计（1）第2行：定义UART操作变量名为UART1_Handler，数据类型固定为UART_HandleTypeDef，用于指出用哪个UART，怎么发送或接收，具体要求参见表9.2.1。（2）第4～14行：UART初始化函数。该函数带一个参数baund，用于指出波特率。（3）第5～11行用于设置变量UART1_Handler，指出使用USART1，波特率=bound、数据位+校验位字长=8、1个停止位、无校验位、无硬件流控制、数据发送和接收模式。对于本应用，由于1#机只进行数据发送，也可将其设置为数据发送模式（UART_MODE_TX）。（4）第13行调用UART初始化库函数HAL_UART_Init（），按照变量UART1_Handler的值进行UART初始化。该库函数定义参见表9.2.2。（5）第19～35行：执行UART初始化库函数HAL_UART_Init（）时，会自动调用库函数HAL_UART_MspInit（）。此库函数内容可自行编写。我们在这里开启USART1和GPIOA时钟，初始化USART1的引脚PA9（Tx）和PA10（Rx）。注意PA9应设置为复用推挽输出，PA10应设置为复用输入。程序设计与调试5、UART相关库函数解读表9.2.1

UART操作变量UART操作变量数据类型：

UART_HandleTypeDef

typedef

struct

{ USART_TypeDef *Instance；

//UART名，取值有5个：USART1～USART3、UART4～UART5

UART_InitTypeDef

Init；

//UART初始化参数，定义见本表第3、4行

uint8_t *pTxBuffPtr；

//UART发送缓冲区首地址，指针变量

uint16_t TxXferSize；

//UART发送缓冲区长度

uint16_t TxXferCount；

//UART发送计数器uint8_t *pRxBuffPtr；

//UART接收缓冲区首地址，指针变量

uint16_t RxXferSize；

//UART接收缓冲区长度

uint16_t RxXferCount；

//UART接收计数器

DMA_HandleTypeDef *hdmatx；

//DMA

发送参数

DMA_HandleTypeDef *hdmarx；

//DMA

接收参数HAL_LockTypeDef Lock；

//锁定对象

__IO

HAL_UART_StateTypeDefgState；

//发送状态

__IO

HAL_UART_StateTypeDefRxState //接收状态__IOuint32_t ErrorCode；

//错误代码}UART_HandleTypeDef；

UART初始化数据类型：

UART_InitTypeDeftypedef

struct

{ uint32_t BaudRate；

//波特率

uint32_t WordLength；

//字长（数据位+奇偶校验位）

，有8位和9位两个取值://UART_WORDLENGTH_8B（8位）、

UART_WORDLENGTH_9B（9位）uint32_t StopBits；

//停止位，有1和2两个取值：UART_STOPBITS_1、UART_STOPBITS_2uint32_t Parity；

//奇偶校验位，有三个取值：//UART_PARITY_NONE（无）、UART_PARITY_EVEN（偶）

、UART_PARITY_ODD（奇）

uint32_t Mode；

//模式，有三个取值：//UART_MODE_RX（接收）、UART_MODE_TX（发送）、UART_MODE_TX_RX（发送-接收）uint32_t HwFlowCtl；

//硬件流控制，有四个取值：UART_HWCONTROL_NONE（无）、

//UART_HWCONTROL_RTS、UART_HWCONTROL_CTS、UART_HWCONTROL_RTS_CTS uint32_t OverSampling；

//过采样系数，默认为16。如果定义了USART_CR1_OVER8，则默认为8。

}UART_InitTypeDef；程序设计与调试5、UART相关库函数解读表9.2.2

UART初始化库函数UART初始化函数：

HAL_UART_Init（&UART操作变量）函数原型：HAL_StatusTypeDefHAL_UART_Init（UART_HandleTypeDef

*huart）

功能：初始化UART，并隐性调用库函数HAL_UART_MSPInit（）。入口参数：huart，指出对哪个UART/USART进行初始化，如何初始化。数据类型为：

UART_HandleTypeDef

，结构体变量，其定义见表9.2.1。返回值：类型为HAL_StatusTypeDef，有四个取值：HAL_OK=0x00；

HAL_ERROR=0x01；

HAL_BUSY=0x02；

HAL_TIMEOUT=0x03

UART初始化隐性调用函数：

HAL_UART_MSPInit（UART_HandleTypeDef

*huart）函数原型：__weakvoidHAL_UART_MSPInit（UART_HandleTypeDef

*huart）

功能：会被

HAL_UART_Init（）自动调用，用于完善UART初始化内容，例如开启UART时钟，初始化相关引脚，设置中断等。程序设计与调试5、UART相关库函数解读表9.2.3

UART发送库函数（查询方式）查询发送函数：

HAL_UART_Transmit（&UART操作变量，&数据首地址，数据个数，超时时间）函数原型：HAL_StatusTypeDef

HAL_UART_Transmit（UART_HandleTypeDef

*huart，

uint8_t

*pData，

uint16_t

Size，

uint32_t

Timeout）功能：按照huart的设置，以查询方式进行UART数据发送。发送数据的首地址由pData指出，数据串长度是Size，超时时间是Timeout。入口参数1：huart，是UART操作变量，数据类型为UART_HandleTypeDef

，结构体变量。指出用哪个USART/UART发送。入口参数2：pData，发送数据缓冲区首地址，指针变量。入口参数3：size，发送缓冲区长度。入口参数4：Timeout，超时时间，单位是ms。返回值：HAL_StatusTypeDef，有四个取值：HAL_OK=0x00；

HAL_ERROR=0x01；

HAL_BUSY=0x02；

HAL_TIMEOUT=0x03表9.2.4

UART接收库函数（查询方式）查询接收函数：

HAL_UART_Receive（&UART操作变量，&数据首地址，数据个数，超时时间）函数原型：HAL_StatusTypeDef

HAL_UART_Receive（UART_HandleTypeDef

*huart，

uint8_t

*pData，

uint16_t

Size，

uint32_t

Timeout）功能：按照huart的设置，以查询方式进行UART数据接收。接收数据首地址由pData指出，数据串长度是Size，超时时间是Timeout。入口参数1：huart，是UART操作变量，数据类型为UART_HandleTypeDef

，结构体变量。指出用哪个USART/UART接收。入口参数2：pData，接收数据缓冲区首地址，指针变量。入口参数3：size，接收缓冲区长度。入口参数4：Timeout，超时时间，单位是ms。返回值：HAL_StatusTypeDef，有四个取值：HAL_OK=0x00；

HAL_ERROR=0x01；

HAL_BUSY=0x02；

HAL_TIMEOUT=0x03程序设计与调试6、按键程序程序设计与调试7、利用串口调试助手调试程序1、下载程序到开发板对以上程序进行编译生成，无错后下载到1#开发板。2、安装串口调试助手3、安装CH340驱动4、打开调试助手调试程序程序设计与调试7、调试程序设计与调试8、2#机程序设计程序文件布局与框架搭建和流程图程序设计与调试8、2#主程序设计（1）第6行：定义变量RX_Char，该变量用于存储从UART接收到的数据。（2）第11行，初始化UART1，注意波特率必须和1#机相同。（3）第13行：使用了库函数HAL_UART_Receive（），将UART收到的数据存入变量RX_Char。与库函数HAL_UART_Transmit（）类似，也有4个参数，只是第2个参数用于指出将收到的数据存到哪里。（4）第14～24行：对收到的数据进行判别，根据输入命令的不同，控制LED亮灭。有关库函数HAL_UART_Receive（）的解释，详见表