【開(kāi)源教程10】瘋殼·開(kāi)源編隊無(wú)人機-串口（基礎收發(fā)）

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——瘋殼·無(wú)人機·系列

串口（基礎收發(fā)）

    圖1


    一、串口簡(jiǎn)介

    在嵌入式開(kāi)發(fā)領(lǐng)域講的串口通常指的是 UART，UART 即為通用異步收發(fā)傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)。是一種通用串行數據總線(xiàn)， 用于異步通信。該總線(xiàn)雙向通信，可以實(shí)現全雙工傳輸和接收。
    UART 常常用于兩個(gè)單片機之間進(jìn)行數據傳輸，如下圖所示。

  
    圖2
    其通信過(guò)程如下圖所示。


圖3
    STM32F103 提供了 3 路串口，支持同步單線(xiàn)通信和半雙工單線(xiàn)通信、支持LIN、支持調制解調器操作、智能卡協(xié)議和 IrDA SIR ENDEC 規范、具有 DMA 等�？膳渲脼榇�口的引腳是有限制的，所以在設計硬件電路時(shí)需要注意哪些引腳可以配置為串口引腳，如下表所示。
    串口管腳映射


    圖4



    二、UART 串口通訊協(xié)議

    串口通訊過(guò)程中一幀數據包含了起始位、數據位、停止位以及可有可無(wú)的奇偶校驗位，除了需要知道這些概念外，還需要理解波特率的概念。
    （1）起始位，當未有數據發(fā)送時(shí)，數據線(xiàn)處于邏輯“1”狀態(tài)；先發(fā)出一個(gè)邏輯“0”信號，表示開(kāi)始傳輸字符；
    （2）數據位，緊接著(zhù)起始位之后的 8 個(gè)數據。從最低位開(kāi)始傳送；
    （3）奇偶校驗位，一般不用；
    （4）停止位，一般為 1 位（也可以是 1.5 位或者 2 位），為高電平。作為結束的標志；
    （5）波特率，波特率表示每秒鐘傳送的碼元符號的個(gè)數，是衡量數據傳送速率的指標。
    如下圖所示，為一幀串口數據的幀組成。


圖5
    三、UART 串口寄存器

    STM32F103 與串口相關(guān)的寄存器眾多，這里只講解重要的幾個(gè)寄存器。
    （1）USART_SR：狀態(tài)寄存器，如下圖所示：


圖6
    需要了解的位有：TXE：發(fā)送寄存器為空；TC：發(fā)送完成；RXNE:讀取數據寄存器不為空；ORE：上溢錯誤；FE:幀錯誤；PE:奇偶校驗錯誤。
    （2）USART_DR：該寄存器只有低 8 位有效，而且具有讀寫(xiě)操作，有關(guān)該寄存器中的數據是要發(fā)送的數據還是接受到的數據取決于執行的操作是“讀取” 還是“寫(xiě)入”。 如下圖所示：

   
    圖7

    （3）USART_BRR：波特率寄存器，用于設置串口通訊的波特率，如下圖所示：

   
    圖8
    其中在寄存器中會(huì )設定相應的值，DIV_Mantissa[11:0]用來(lái)設定分頻系數的整數部分，DIV_Fraction[3,0]用來(lái)設定分頻系數的小數部分。
    串口的波特率計算公式如下：

   
    公式1

    這里的 fPCLKx(x=1、2)是給外設的時(shí)鐘(PCLK1 用于 USART2、3、4、5， PCLK2 用于USART1，這里 STM32F103CBT6 沒(méi)有的串口就不講解)。USARTDIV是一個(gè)無(wú)符號的浮點(diǎn)數。假設串口波特率為 115200，使用的是串口 1，串口的時(shí)鐘為 PCLK2 的時(shí)鐘（即 APB2 總線(xiàn)的時(shí)鐘）為 72MHz，如下圖所示。

  
    圖9
    根據公式可得:
    USARTDIV=72000000/(115200*16)=39.0625

    所以小數部分 DIV_Fraction=0.0625*16=1=0x01。


    整數部分 DIV_Mantissa=39=0x27。

    四、串口基礎收發(fā)實(shí)驗

    串口收發(fā)實(shí)驗使用 STM32 的串口 1 即 UART1，通過(guò)串口模塊連接電腦，使用串口調試助手來(lái)進(jìn)行通信，STM32 收到數據后把收到的數據在發(fā)回電腦。串口引腳如下圖所示：

   
    圖10
    兩個(gè)串口引腳分別與 PA9 與 PA10 引腳相連，那么我們就對 PA9 與 PA10 引腳以及串口模塊進(jìn)行配置，配置代碼（通過(guò)調用官方庫）。
    代碼編寫(xiě)的思路如下：

    編程思路

  
    表1
    串口初始化代碼如下：

  
    圖11
    串口中斷函數代碼如下：

   
    圖12
    設置串口 1 的波特率為 115200，代碼如下：

     
    圖13

    保存、編譯、下載代碼，把飛控上的 USART1 上接的視覺(jué)模塊先拔下來(lái)， 然后接上 USB 轉串口模塊，如下圖所示：

  
    圖14
    然后在把 USB 轉串模塊插到電腦的 USB 口，打開(kāi)電腦端的串口調試助手， 找到對應的 COM 口（前提是安裝了 USB 轉串口驅動(dòng)），設置波特率為 115200， 打開(kāi)，在串口調試助手的輸入框內輸入“www.fengke.club”，點(diǎn)發(fā)送，然后可以看到串口調試助手收到來(lái)自 STM32 的回發(fā)信息，也是“www.fengke.club”，如下圖所示。


    圖15


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2022-8-16 10:41 上傳

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