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NBDK-L4：基础实验教程

添加18,151字节，2019年1月25日 (五) 10:48

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== 10-串口打印实验 ==

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 ===

==== gyu_usartc ====

初始化定时器TIM3，首先配置TIM3的时钟为1MHz（也就是1us），我们设置它向上自动装载，并且设置自动装载值为10000，通过计算可以知道装满一次需要10ms。 ~~然后我们需要设置输入捕获的参数，我们配置上升沿下降沿都捕获，并且设置8个时钟周期的滤波（防止误识别）。~~ ~~最后使能TIM3的中断，并且开始捕获TIM3的通道1（也就是PC6引脚）。.~~串口初始化函数，配置串口协议：波特率115200，数据位8位，停止位1位，无校验位，无流控制。

}

</syntaxhighlight>~~使能GPIOC以及TIM3的时钟，并且配置PC6为TIM3的通道1。~~配置串口硬件，使能GPIOA以及USART1的时钟，配置PA9和PA10为串口的TX及RX引脚。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="67">

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)

{

}

</syntaxhighlight>~~定时器周期中断回调函数，TIM3的自动装载值装满一次，进入一次此回调（本工程配置的参数是10ms进入一次）。~~配置fputc()函数，用于格式化打印，当我们进行了如下代码配置，就可以调用printf()函数去格式化打印调试信息。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="99">#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f) PUTCHAR_PROTOTYPE{ // 配置格式化输出到串口USART1 HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF); return ch;} </syntaxhighlight> == 11-串口中断实验 == == 12-串口DMA实验 == == 13-TFT显示屏实验 == == 14-二维码显示实验 == == 15-RNG随机发生器实验 == === STM32L476 随机发生器简介 ===''''=== 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。 ''''=== 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 10-串口打印实验工程。# 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。=== 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“09-红外线接收实验\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"。 <syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="34">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 ====时钟初始化函数，用于配置我们模块运行的系统时钟、AHB高性能总线时钟、APB外设总线时钟以及单个外设的时钟。主要包含了三个部分的初始化配置。 1.内部或者外部振荡器选择，也就是选择时钟信号的来源，是内部振荡，还是外部晶振。

~~我们判断是否已经接收到引导码（根据引导码标志位判断），一旦接收到引导码，我们认为已经开始了一次NEC数据的接收。~~2.时钟配置，选择系统、AHB总线及APB总线的时钟来源。

~~如果是接收到引导码之后，第一次进入此函数，那么我们使能记录遥控器按键值的标志位，也就是代表接收到了一次NEC数据（不管数据对错）。~~3.外设时钟配置，选择外设时钟来源。

如果进入的次数少于11次，则继续增加计数，当计数值等于11时（也就是从接收到引导码已经过去至少110ms时），我们认为一次NEC的数据获取已经完成，此时清除周期回调的计数值，并且删除引导码标志位（下次再进到这个函数时，只有新的引导码数据到来，才会进行新的数据处理）。为了给大家比较全面的展示各个时钟，我们振荡器选择HSI（内部16MHz高频）、HSE（外部8MHz高频）以及LSE（外部32.768KHz低频）三个。选择HSE作为PLL（锁相回路）时钟源，配置PLLCLK为80MHz。配置系统时钟SYSCLK、AHB高性能总线、APB外设总线（APB1及APB2）为80MHz。另外我们还分别配置了ADC、UART以及I2C的外设时钟。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。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="49">void SystemClock_Config(void){ RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct; // 定义RCC内部/外部振荡器结构体 RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct; // 定义RCC系统，AHB和APB总线时钟配置结构体 RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit; // 定义RCC扩展时钟结构体 // 配置LSE驱动器功能为低驱动能力 __HAL_RCC_LSEDRIVE_CONFIG(RCC_LSEDRIVE_LOW); // 初始化CPU，AHB和APB总线时钟 RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI|RCC_OSCILLATORTYPE_HSE |RCC_OSCILLATORTYPE_LSE; // 设置需要配置的振荡器为HSI、HSE、LSE // 配置HSE RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; // 激活HSE时钟（开发板外部为8MHz） // 配置LSE RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON; // 激活LSE时钟（32.768KHz,低驱动） // 配置HSI RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; // 激活HSI时钟 RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = 16; // 配置HSI为16MHz // 配置PLL RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; // 打开PLL RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; // 选择HSE时钟作为PLL入口时钟源，8MHz RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 1; // 配置PLL VCO输入分频为1，8/1 = 8MHz RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 20; // 配置PLL VCO输入倍增为20，8MHz*20 = 160MHz RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV7; // SAI时钟7分频，160/7 = 22.857143MHz RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = RCC_PLLQ_DIV2; // SDMMC、RNG、USB时钟2分频，160/2 = 80MHz RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = RCC_PLLR_DIV2; // 系统主时钟分区2分频，160/2 = 80MHz // RCC时钟配置，出错则进入错误处理函数 if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { _Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } // 初始化CPU，AHB和APB总线时钟 RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; // 需要配置的时钟HCLK、SYSCLK、PCLK1、PCLK2 RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; // 配置系统时钟为PLLCLK输入，80MHz RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; // AHB时钟为系统时钟1分频，80/1 = 80MHz RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; // APB1时钟为系统时钟1分频，80/1 = 80MHz RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1; // APB2时钟为系统时钟1分频，80/1 = 80MHz // RCC时钟配置，出错则进入错误处理函数 if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_4) != HAL_OK) // HCLK=80MHz，Vcore=3.3V，所以选择SW4（FLASH_LATENCY_4） { _Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } // 初始化外设时钟 PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1|RCC_PERIPHCLK_USART2 |RCC_PERIPHCLK_LPUART1|RCC_PERIPHCLK_LPTIM1 |RCC_PERIPHCLK_I2C2|RCC_PERIPHCLK_ADC; // 需要初始化的外设时钟:USART1、USART2、LPUART1、LPTIM1、I2C2、ADC PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK2; // 配置串口USART1时钟为PCLK2，80MHz PeriphClkInit.Usart2ClockSelection = RCC_USART2CLKSOURCE_PCLK1; // 配置串口USART2时钟为PCLK1，80MHz PeriphClkInit.Lpuart1ClockSelection = RCC_LPUART1CLKSOURCE_HSI; // 配置LPUART时钟为HSI，16MHz PeriphClkInit.I2c2ClockSelection = RCC_I2C2CLKSOURCE_PCLK1; // 配置I2C2时钟为PCLK1，80MHz PeriphClkInit.Lptim1ClockSelection = RCC_LPTIM1CLKSOURCE_LSE; // 配置LPTIM1时钟为LSE，32.768KHz PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCCLKSOURCE_PLLSAI1; // 配置ADC时钟为PLLSAI1，现在为80MHz，下面会重新定义 PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1Source = RCC_PLLSOURCE_HSE; // 配置PLLSAI1时钟为HSE，8MHz PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1M = 1; // 配置PLLSAI1分频为1 PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1N = 8; // 配置PLLSAI1倍增为8 PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1P = RCC_PLLP_DIV7; // SAI时钟7分频，64/7 = 9.142857MHz PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1Q = RCC_PLLQ_DIV2; // SDMMC、RNG、USB时钟2分频，64/2 = 32MHz PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1R = RCC_PLLR_DIV2; // 系统主时钟分区2分频，64/2 = 32MHz PeriphClkInit.PLLSAI1.PLLSAI1ClockOut = RCC_PLLSAI1_ADC1CLK; // 配置PLLSAI1输出为ADC1时钟，也就是配置ADC1时钟，32MHz // 外设时钟配置，出错则进入错误处理函数 if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK) { _Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } // 配置内部主稳压器输出电压，配置为稳压器输出电压范围1模式，也就是：典型输出电压为1.2V，系统频率高达80MHz if (HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1) != HAL_OK) { _Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } // 配置系统定时器中断时间，配置为HCLK的千分频 HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000); // 配置系统定时器，配置为HCLK HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK); // 系统定时器中断配置，设置系统定时器中断优先级最高（为0），且子优先级最高（为0） HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);}</syntaxhighlight> ==== gyu_usartc ====串口初始化函数，配置串口协议：波特率115200，数据位8位，停止位1位，无校验位，无流控制。 <syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="37">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>配置串口硬件，使能GPIOA以及USART1的时钟，配置PA9和PA10为串口的TX及RX引脚。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="67">void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle){ // 定义GPIO结构体 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // 判断选择的是否为USART1 if(uartHandle->Instance==USART1) { // 使能GPIOA引脚时钟（因为选择的TX和RX分别为PA9和PA10） __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能USART1时钟 __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); // GPIO配置 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10; // 选择USART1的TX和RX引脚（TX：PA9，RX：PA10） GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 推挽输出 GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;// 引脚频率5-80MHz GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1; // 配置为USART1 HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // 初始化引脚 }}</syntaxhighlight>配置fputc()函数，用于格式化打印，当我们进行了如下代码配置，就可以调用printf()函数去格式化打印调试信息。<syntaxhighlight lang="c++" line="1" start="99">

#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)

</syntaxhighlight>

== 16-RTC实时时钟实验 ==

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