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NBDK-L4：基础实验教程

添加21,701字节，2019年2月26日 (二) 11:45

→‎实验10-串口打印

== 实验11-串口中断 ==

上一章中，已经给大家简单的展示了如何去配置一个串口，并且格式化输出数据。这一章给大家带来串口中断实验，顾名思义，此实验是使用中断的方式去接收和打印串口数据。

=== STM32L476 UART简介 ===

USART主要功能：

•全双工异步通信

•NRZ标准格式（标记/空格）

•可配置的过采样方法16或8，以提供速度和速度之间的灵活性

时钟容差

•通用可编程发送和接收波特率高达10 Mbit / s时

时钟频率为80 MHz，过采样为8

•双时钟域允许：

- USART功能和从停止模式唤醒

- 独立于PCLK重新编程的便捷波特率编程

•自动波特率检测

•可编程数据字长（7,8或9位）

•可编程数据顺序，具有MSB优先或LSB优先移位

•可配置的停止位（1或2个停止位）

•同步模式和时钟输出，用于同步通信

•单线半双工通信

•使用DMA进行持续通信

•使用集中式DMA将接收/发送的字节缓冲在保留的SRAM中

•发送器和接收器的独立使能位

•独立的信号极性控制，用于发送和接收

•可交换Tx / Rx引脚配置

•调制解调器和RS-485收发器的硬件流控制

•通信控制/错误检测标志

•奇偶校验控制：

- 传输奇偶校验位

- 检查接收数据字节的奇偶校验

•带有标志的14个中断源

•多处理器通信

如果地址不匹配，USART进入静音模式。

•从静音模式唤醒（通过空闲线路检测或地址标记检测）

''''

=== 硬件设计 ===

选择STM32L4引脚PA9和PA10作为串口，当我们将拨码开关SW1拨到USB一端时，此串口通过CH340芯片转成USB接口，用于同PC端做一些串口数据通信。

[[文件:NBDK-SCH-UART-USB.png|边框|居中|无框|707x707像素]]

''''

=== 实验准备 ===

# 使用miniUSB线及10pin排线，通过Jlink仿真器连接PC端和开发板。

# 使用miniUSB线，连接PC与开发板USB接口。

# 将SW1拨到USB端，SW2拨到MCU。

# 使用Keil打开基础实验的实验11-串口中断。

# 使用Xshell打开miniUSB虚拟出的COM口

# 下载程序，并完成功能测试。

=== 实验验证 ===

下载完成后，我们打开miniUSB虚拟出的COM口，可以看到串口周期性的打印计数值。

[[文件:NBDK-XSHELL-UARTPRINTF.png|边框|居中|无框|759x759像素]]

=== 源码详解 ===

本节中的源码说明，仅针对此例程中的重要功能，详细的源码介绍请大家参照代码后的注释。

==== stm32l4xx_hal_conf.h ====

此文件位于“实验10-串口打印\Inc”路径中，主要用途是选择使能此例程使用到的库文件。

此例程我们主要给大家展示STM32L4的串口功能，所以我们宏定义中打开UART相关的。

在这边大家也许会有疑问，我们这个实验不是串口中断吗，为什么要打开DMA宏定义，这个其实是stm32l4xx_hal_uart.c这个库文件的问题，在这个库文件中，它并有像我们用户使用串口那样去区分是使用串口中断还是DMA，所以只要我们使用到串口的宏定义，在不修改串口库文件的情况下，就必须打开DMA的宏定义，否则编译出错。<syntaxhighlight lang="c" line="1" start="103">

// 使能的宏

#define HAL_MODULE_ENABLED // 芯片

#define HAL_FLASH_MODULE_ENABLED // Flash

#define HAL_PWR_MODULE_ENABLED // 电源

#define HAL_RCC_MODULE_ENABLED // 时钟

#define HAL_CORTEX_MODULE_ENABLED // NVIC

#define HAL_GPIO_MODULE_ENABLED // GPIO

#define HAL_DMA_MODULE_ENABLED // DMA

#define HAL_UART_MODULE_ENABLED // UART

</syntaxhighlight>

==== main.c ====

main函数，我们的例程由此处开始执行，首先调用HAL_Init()函数初始化我们的模块，接着调用SystemClock_Config()函数初始化此例程用到的时钟，具体有哪些时钟被初始化，在gyu_util.c部分有详细说明。

接下来我们初始化串口，并且打印欢迎语"Uart ISR demo"。

在while()循环中，我们判断STM32L4是否接收到串口助手发送的串口数据，如果接收到数据，则回显打印到串口助手。

int main(void)

{

uint16_t msgLen = 0;

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

// 重置所有外设、flash界面以及系统时钟

HAL_Init();

// 配置系统时钟（包含振荡器、系统时钟、总线时钟等等）

SystemClock_Config();

// 初始化串口USART1

MX_USART1_UART_Init();

// 初始化USART1中断isrCfg结构

HAL_UARTISR_Init();

printf("Uart ISR demo"); // 展示printf函数

//

while (1)

{

// 轮训是否存在串口数据

if(HAL_UART_Poll())

{

msgLen = HAL_UART_RxBufLen(); // 读取当前接收缓存区中有效的数据长度

// 超过100字节长度的部分不读取

if(msgLen > APP_BUF_LEN)

{

msgLen = APP_BUF_LEN;

}

msgLen = HAL_UART_Read(app_buf,msgLen); // 读取缓冲区数据

HAL_UART_Write(app_buf,msgLen); // 通过串口TX打印显示

}

</syntaxhighlight>

==== gyu_util.c ====

请参照实验01中的介绍。

基础实验中的其他例程，大部分都是使用的相同的时钟配置函数，有特殊的时钟使用，将会在对应例程的源码详解中做针对性说明。

==== gyu_usart_isr.c ====

串口初始化函数，初始化串口协议<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="47">

void MX_USART1_UART_Init(void)

{

// 配置串口参数

huart1.Instance = USART1; // UART寄存器基础地址，定义为USART1的

huart1.Init.BaudRate = 115200; // 串口波特率为115200

huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; // 串口数据位为8位

huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; // 串口停止位为1位

huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; // 串口无校验位

huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; // 串口模式，TX和RX作用

huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; // 串口无流控制

huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; // 16位过采样

huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE; // 1位过采样禁能

huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT; // 没有串口高级功能初始化

// 串口初始化

if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)

{

_Error_Handler(__FILE__, __LINE__); // 如果初始化失败，进入错误处理任务

}

</syntaxhighlight>

== 实验12-串口DMA ==

串口打印实验，给大家展示的是如何配置STM32L476一个有效的硬件串口功能，并且顺带给大家介绍了如何去配置一个格式化打印函数printf()。

=== STM32L476 UART简介 ===

USART主要功能：

•全双工异步通信

•NRZ标准格式（标记/空格）

•可配置的过采样方法16或8，以提供速度和速度之间的灵活性

时钟容差

•通用可编程发送和接收波特率高达10 Mbit / s时

时钟频率为80 MHz，过采样为8

•双时钟域允许：

- USART功能和从停止模式唤醒

- 独立于PCLK重新编程的便捷波特率编程

•自动波特率检测

•可编程数据字长（7,8或9位）

•可编程数据顺序，具有MSB优先或LSB优先移位

•可配置的停止位（1或2个停止位）

•同步模式和时钟输出，用于同步通信

•单线半双工通信

•使用DMA进行持续通信

•使用集中式DMA将接收/发送的字节缓冲在保留的SRAM中

•发送器和接收器的独立使能位

•独立的信号极性控制，用于发送和接收

•可交换Tx / Rx引脚配置

•调制解调器和RS-485收发器的硬件流控制

•通信控制/错误检测标志

•奇偶校验控制：

- 传输奇偶校验位

- 检查接收数据字节的奇偶校验

•带有标志的14个中断源

•多处理器通信

如果地址不匹配，USART进入静音模式。

•从静音模式唤醒（通过空闲线路检测或地址标记检测）

''''

=== 硬件设计 ===

选择STM32L4引脚PA9和PA10作为串口，当我们将拨码开关SW1拨到USB一端时，此串口通过CH340芯片转成USB接口，用于向电脑上打印一些调试信息。

[[文件:NBDK-SCH-UART-USB.png|边框|居中|无框|707x707像素]]

''''

=== 实验准备 ===

# 使用miniUSB线及10pin排线，通过Jlink仿真器连接PC端和开发板。

# 使用miniUSB线，连接PC与开发板USB接口。

# 将SW1拨到USB端，SW2拨到MCU。

# 使用Keil打开基础实验的实验10-串口打印。

# 使用Xshell打开miniUSB虚拟出的COM口

# 下载程序，并完成功能测试。

=== 实验验证 ===

下载完成后，我们打开miniUSB虚拟出的COM口，可以看到串口周期性的打印计数值。

[[文件:NBDK-XSHELL-UARTPRINTF.png|边框|居中|无框|759x759像素]]

=== 源码详解 ===

本节中的源码说明，仅针对此例程中的重要功能，详细的源码介绍请大家参照代码后的注释。

==== stm32l4xx_hal_conf.h ====

此文件位于“实验10-串口打印\Inc”路径中，主要用途是选择使能此例程使用到的库文件。

此例程我们主要给大家展示STM32L4的串口功能，所以我们宏定义中打开UART相关的。<syntaxhighlight lang="c" line="1" start="103">

// 使能的宏

#define HAL_MODULE_ENABLED // 芯片

#define HAL_FLASH_MODULE_ENABLED // Flash

#define HAL_PWR_MODULE_ENABLED // 电源

#define HAL_RCC_MODULE_ENABLED // 时钟

#define HAL_CORTEX_MODULE_ENABLED // NVIC

#define HAL_GPIO_MODULE_ENABLED // GPIO

#define HAL_DMA_MODULE_ENABLED // DMA

#define HAL_UART_MODULE_ENABLED // UART

</syntaxhighlight>

==== main.c ====

main函数，我们的例程由此处开始执行，首先调用HAL_Init()函数初始化我们的模块，接着调用SystemClock_Config()函数初始化此例程用到的时钟，具体有哪些时钟被初始化，在gyu_util.c部分有详细说明。

接下来我们初始化串口UASRT1。

在while()循环中，我们每隔100ms通过格式化输出"TimeCount = xx:xx:xx"。

int main(void)

{

uint32_t hour = 0;

uint32_t minute = 0;

uint32_t second = 0;

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

// 重置所有外设、flash界面以及系统时钟

HAL_Init();

// 配置系统时钟（包含振荡器、系统时钟、总线时钟等等）

SystemClock_Config();

// 初始化串口USART1

MX_USART1_UART_Init();

//

while (1)

{

// 模拟时钟计时，这边的1s实际只是100ms

HAL_Delay(100); // 100ms延时

printf("TimeCount = %02d:%02d:%02d\r\n",hour,minute,second); // 格式化输出"TimeCount = xx:xx:xx"

// 时分秒计数

second++;

if(second == 60)

{

second = 0;

minute++;

}

if(minute == 60)

{

minute = 0;

hour++;

}

if(hour == 24)

{

hour = 0;

}

</syntaxhighlight>

==== gyu_util.c ====

请参照实验01中的介绍。

基础实验中的其他例程，大部分都是使用的相同的时钟配置函数，有特殊的时钟使用，将会在对应例程的源码详解中做针对性说明。

==== gyu_usart.c ====

== 实验13-TFT显示屏 ==

Jinx

行政员、管理员

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