代码收藏家技术教程 2023-03-19

学习STM32的IO口模拟串口（采用定时器方式接收）笔记

一、概述

硬件：基于STM32F407VET6编写

软件：使用两个GPIO口，一个用作串口发送TX,一个用作串口接收RX，采用的是定时器模拟时序。

二、串口简介

要模拟串口，首先肯定是需要了解串口的协议，根据协议来编写程序。

UART的通信方式是由1个起始位，8个数据位，包含一个奇偶校验位，和结束位构成。在本次的设计中默认为波特率为9600，停止位为1位，8位数据位，无奇偶校验位。

先介绍起始位，从高电平跳变为低电平，表示通信开始。再来简单介绍下波特率，单位时间内传送码元符号的个数，波特率9600，也就是1s内传送9600个bit,一个bit所需要的时间为 1000000us / 9600 = 104.166 us，也就是104us。

三、程序实现

3.1 头文件参数定义

#ifndef _S_UART_H_
#define _S_UART_H_

#include "sys.h"
#include "delay.h"


//定义通信波特率
#define BaudRate_9600	104		//1000000us/9600=104.1666	发送1个位所需要的时间


//GPIO定义
#define S_Uart_Tx PCout(3)    //模拟串口TX端
#define S_Uart_Rx PCin(4)     //模拟串口RX端


typedef enum{
	State_State = 0,        //起始状态
	State_transfer,         //传输状态
	State_Stop,	            //停止状态
}UartState;

#define SUartLength		200            //模拟串口缓冲区长度
extern u8 SUartCnt;                    //模拟串口缓冲区位置
extern u8 SUartBuff[SUartLength];      //模拟串口缓冲区


void S_Uart_GPIO_Init(void);
void S_Uart_Send_Buff(u8 *buff,u8 length);
u8 S_Uart_Rx_Handler(u8 *buf,u8 *length);

#endif

3.2 GPIO的初始化

//模拟串口GPIO初始化
void S_Uart_GPIO_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	
	//开时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);		
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG,ENABLE);

	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;				//TX	GPIOC3
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;		//推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;		
	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;			//上拉
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
	S_Uart_Tx = 1;

	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;				//RX	GPIOC4
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;			//上拉输入
	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct);	
}

3.3 模拟串口发送

//模拟串口发送一个字节
void S_Uart_One_Tx(u8 Data)
{
	u8 i;

	S_Uart_Tx=0;		//起始位
	delay_us(BaudRate_9600);

	for(i=0; i<8; i++)
	{
		if(Data & 0x01)			//串口协议 先发LSB
			S_Uart_Tx = 1;
		else 
			S_Uart_Tx = 0;

		delay_us(BaudRate_9600);
		Data >>= 1;
	}
	
	S_Uart_Tx = 1;
	delay_us(BaudRate_9600);
}

//模拟串口发送数据
void S_Uart_Send_Buff(u8 *buff,u8 length)
{
	for(u8 i=0; i<length; i++)
	{
		S_Uart_One_Tx(buff[i]);	
	}
}

3.4 模拟串口接收

需要开启一个定时器中断，对模拟串口的电平进行监视，废话不多说，直接上代码。

void Time4_Init(u16 arr,u16 psc)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef Tim4_TimeBaseStruct;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE);

	Tim4_TimeBaseStruct.TIM_Period = arr;			//重载值
	Tim4_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = psc;		//预分频值
	Tim4_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
	Tim4_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInit(TIM4,&Tim4_TimeBaseStruct);
	
	TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE);
	TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);
	
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;	
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}

void TIM4_IRQHandler(void)
{		
	static u8 value=0;
	static UartState M_State = State_State;
	static u8 bit_cnt;
	
	if(TIM_GetFlagStatus(TIM4,TIM_FLAG_Update) != RESET)
	{
		TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_FLAG_Update);		
		
		if(S_Uart_Rx==0 && M_State == State_State)			//起始位 下降沿
		{
			M_State = State_transfer;			//接收到起始位，状态为传输中
			bit_cnt=0;
		}
		else if(M_State == State_transfer)
		{
			bit_cnt++;						
			if(S_Uart_Rx)
			{
				value |= (1<<(bit_cnt-1));
			}
			else 
			{
				value &= ~(1<<(bit_cnt-1));
			}
			if(bit_cnt >= 8)
				M_State = State_Stop;
		}
		else if(S_Uart_Rx && M_State==State_Stop)
		{
			bit_cnt=0;
			if(SUartCnt < SUartLength)
				SUartBuff[SUartCnt++] = value;			//存入缓冲区
			else 
				SUartCnt = 0;
			M_State = State_State;                      //状态回到起始状态，坐等下一帧数据
		}		
	}
}

//接收串口数据处理
u8 S_Uart_Rx_Handler(u8 *buf,u8 *length)
{
	*length = 0;
	if(SUartCnt > 0)			//模拟串口缓冲区不为空
	{
		*length = SUartCnt;			
		memcpy(buf,SUartBuff,*length);		//
		
		SUartCnt = 0;
	}	
	return *length;
}

3.5 主函数调用

int main(void)
{  
	u16 i;
	u8 len;
	//u8 buff[5]={0,1,2,3,4};
	u8 buff[200];
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);		//延时初始化 
	LED_Init();		  		//初始化与LED连接的硬件接口  

	S_Uart_GPIO_Init();	//模拟串口
	Time4_Init(BaudRate_9600,84-1);			//104us	
	
	while(1)
	{		
		
		if(S_Uart_Rx_Handler(buff,&len))			
		{
			S_Uart_Send_Buff(buff,len);					//将接收到的数据发送出去
		}
		
		
		if(++i %100 == 0)
		{
			i=0;
			LED0 = !LED0;
			//S_Uart_Send_Buff(buff,5);
		}
		delay_ms(10);
	}
}