从零开始学习stm32(五)
串口的基本概念
串口
1、串口的接口与并行接口：
串行接口：指数据一位一位地顺序传送
并行接口： 一次同时传输多位数据
2、特点：
串行接口：通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通行，降低成本，适用于远距离通信，但传送速度较慢。
并行接口： 并行接口的通道之间存在互相干扰，传输时速度就受到了限制，传输容易出错，但是同一时刻传输的数据量大。
3、分类
- 信息传送的方向
- 按照串行数据的时钟控制方式：同步异步
USART基本原理
1、USART与UART
USART （通用同步异步串行收发器）
- 一个全双工通用同步异步串行收发模块
- 根据实际需求配置称同步模式，亦可以将其配置成一波模式
UART
- 一种通信接口，通信协议
- 异步通信，全双工
2、特性
- 编码方式：NRZ标准格式
- 分数波特率发生器系统，提供精确的波特率，具有分频器
- 数据通信格式
- 可配置的使用DMA的多缓冲器通信
- 10个带标志的中断源
对于数据通信格式来说，包含了可编程数据字长度：8位或9位，可配置的停止位：1位或2位。
校验位：奇校验和偶校验
3、组成
- 时钟发生器
- 同步逻辑电路，波特率发生器
- 数据发生器
- 写入缓冲器和串行移位寄存器、校验位发生器、控制逻辑电路
- 接收器（最复杂部分）
- 时钟
- 数据接收单元：异步数据的接收
- 校验位校验器、控制逻辑、移位寄存器和两级缓冲器（支持帧错误、数据溢出和校验错误的检测）
- 引脚
- RX：接收数据串行输
- 通过过采样计数来区别数据和噪音，从而恢复数据
- TX：发送数据输出
- 当发送被禁止时，输出引脚恢复到它的I/O端口配置
- 当发生器被激活，并且不发送数据时，Tx引脚处于高电平
- CK：发送时钟输出
- 此引脚输出用于同步传输的时钟
- 此start位和stop位上没有时钟脉冲，可在最后一个数据位送出一个时钟脉冲
- 数据可以在RX上同步被接收，在智能卡模式里，CK可以为智能卡提供时钟
4、应用
任何USART双向通信至少两个引脚，接收数据输入和发送数据输出；同步通信需要发送器时钟输出（CK); IrDA模式里需要下列引脚：IrDA_RDI、IrDA_TDO
5、寄存器
- SR状态寄存器
- DR数据寄存器
- 波特比率寄存器
- 控制寄存器1/2/3
串口中断思路
USART的各种中断事件被连接到一个中断向量，有以下各种中断事件：
1、发送期间：发送完成、清楚发送、数据寄存器空。
2、接收期间：空闲总线检测、溢出错误、接收数据寄存器非空、校验错误、LIN断开符号检测、噪音标志（仅在多缓冲通信）和帧错误
设置对应的使能控制位，事件就可以产生各自的中断。
实现方法
配置串口中断：
1、设置串口中断请求事件
2、内嵌向量中断控制器NVIC
实现中断服务函数：
1、判断是否触发中断条件
2、若触发、则执行相应动作
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<termios.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#define FALSE -1
#define TRUE 0
int UART_Open(int fd,char* port);
void UART_Close(int fd);
int UART_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity);
int UART_Init(int fd, int speed,int flow_ctrlint ,int databits,int stopbits,char parity);
int UART_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len);
int UART_Send(int fd, char *send_buf,int data_len);
/*****************************************************************
* 名称： UART0_Open
* 功能： 打开串口并返回串口设备文件描述
* 入口参数： fd :文件描述符 port :串口号(ttyS0,ttyS1,ttyS2)
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为0
*****************************************************************/
int UART_Open(int fd,char* port)
{
fd = open( port, O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);//fopen
if (FALSE == fd){
perror("Can't Open Serial Port");
return(FALSE);
}
//判断串口的状态是否为阻塞状态
if(fcntl(fd, F_SETFL, 0) < 0){
printf("fcntl failed!\n");
return(FALSE);
} else {
// printf("fcntl=%d\n",fcntl(fd, F_SETFL,0));
}
//测试是否为终端设备
if(0 == isatty(STDIN_FILENO)){
printf("standard input is not a terminal device\n");
return(FALSE);
}
return fd;
}
void UART_Close(int fd)
{
close(fd);
}
/*******************************************************************
* 名称： UART0_Set
* 功能： 设置串口数据位，停止位和效验位
* 入口参数： fd 串口文件描述符
* speed 串口速度
* flow_ctrl 数据流控制
* databits 数据位 取值为 7 或者8
* stopbits 停止位 取值为 1 或者2
* parity 效验类型 取值为N,E,O,,S
*出口参数： 正确返回为1，错误返回为0
*******************************************************************/
int UART_Set(int fd,int speed,int flow_ctrl,int databits,int stopbits,int parity)
{
int i;
// int status;
int speed_arr[] = { B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300,
B38400, B19200, B9600, B4800, B2400, B1200, B300
};
int name_arr[] = {
38400, 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300, 38400,
19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 300
};
struct termios options;
/*tcgetattr(fd,&options)得到与fd指向对象的相关参数，并将它们保存于options,该函数,还可以测试配置是否正确，该串口是否可用等。若调用成功，函数返回值为0，若调用失败，函数返回值为1.
*/
if(tcgetattr( fd,&options) != 0){
perror("SetupSerial 1");
return(FALSE);
}
//设置串口输入波特率和输出波特率
for(i= 0;i < sizeof(speed_arr) / sizeof(int);i++) {
if (speed == name_arr[i]) {
cfsetispeed(&options, speed_arr[i]);
cfsetospeed(&options, speed_arr[i]);
}
}
//修改控制模式，保证程序不会占用串口
options.c_cflag |= CLOCAL;
//修改控制模式，使得能够从串口中读取输入数据
options.c_cflag |= CREAD;
//设置数据流控制
switch(flow_ctrl){
case 0 : //不使用流控制
options.c_cflag &= ~CRTSCTS;
break;
case 1 : //使用硬件流控制
options.c_cflag |= CRTSCTS;
break;
case 2 : //使用软件流控制
options.c_cflag |= IXON | IXOFF | IXANY;
break;
}
//设置数据位
options.c_cflag &= ~CSIZE; //屏蔽其他标志位
switch (databits){
case 5 :
options.c_cflag |= CS5;
break;
case 6 :
options.c_cflag |= CS6;
break;
case 7 :
options.c_cflag |= CS7;
break;
case 8:
options.c_cflag |= CS8;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported data size\n");
return (FALSE);
}
//设置校验位
switch (parity) {
case 'n':
case 'N': //无奇偶校验位。
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_iflag &= ~INPCK;
break;
case 'o':
case 'O': //设置为奇校验
options.c_cflag |= (PARODD | PARENB);
options.c_iflag |= INPCK;
break;
case 'e':
case 'E': //设置为偶校验
options.c_cflag |= PARENB;
options.c_cflag &= ~PARODD;
options.c_iflag |= INPCK;
break;
case 's':
case 'S': //设置为空格
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported parity\n");
return (FALSE);
}
// 设置停止位
switch (stopbits){
case 1:
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
break;
case 2:
options.c_cflag |= CSTOPB;
break;
default:
fprintf(stderr,"Unsupported stop bits\n");
return (FALSE);
}
//修改输出模式，原始数据输出
options.c_oflag &= ~OPOST;
//设置等待时间和最小接收字符
options.c_cc[VTIME] = 1; /* 读取一个字符等待1*(1/10)s */
options.c_cc[VMIN] = 1; /* 读取字符的最少个数为1 */
//如果发生数据溢出，接收数据，但是不再读取
tcflush(fd,TCIFLUSH);
//激活配置 (将修改后的termios数据设置到串口中）
if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0)
{
perror("com set error!/n");
return (FALSE);
}
return (TRUE);
}
int UART_Init(int fd, int speed,int flow_ctrlint ,int databits,int stopbits,char parity)
{
//设置串口数据帧格式
if (FALSE == UART_Set(fd,speed,flow_ctrlint,databits,stopbits,parity)) {
return FALSE;
} else {
return TRUE;
}
}
/*******************************************************************
* 名称： UART0_Recv
* 功能： 接收串口数据
* 入口参数： fd :文件描述符
* rcv_buf :接收串口中数据存入rcv_buf缓冲区中
* data_len :一帧数据的长度
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为0
*******************************************************************/
int UART_Recv(int fd, char *rcv_buf,int data_len)
{
int len,fs_sel;
fd_set fs_read;
struct timeval time;
FD_ZERO(&fs_read);
FD_SET(fd,&fs_read);
time.tv_sec = 10;
time.tv_usec = 0;
//使用select实现串口的多路通信
fs_sel = select(fd+1,&fs_read,NULL,NULL,&time);
if(fs_sel){
len = read(fd,rcv_buf,data_len);
return len;
} else {
return FALSE;
}
}
/*******************************************************************
* 名称： UART0_Send
* 功能： 发送数据
* 入口参数： fd :文件描述符
* send_buf :存放串口发送数据
* data_len :一帧数据的个数
* 出口参数： 正确返回为1，错误返回为0
*******************************************************************/
int UART_Send(int fd, char *send_buf,int data_len)
{
int ret;
ret = write(fd,send_buf,data_len);
if (data_len == ret ){
return ret;
} else {
tcflush(fd,TCOFLUSH);
return FALSE;
}
}
//协议的打包
//协议的解析
int main(int argc, char **argv)
{
int fd = FALSE;
int ret;
char rcv_buf[512];
int i;
if(argc != 2){
printf("Usage: %s /dev/ttySn \n",argv[0]);
return FALSE;
}
fd = UART_Open(fd,argv[1]);
if(FALSE == fd){
printf("open error\n");
exit(1);
}
ret = UART_Init(fd,9600,0,8,1,'N');
if (FALSE == fd){
printf("Set Port Error\n");
exit(1);
}
#if 1
while(1)
{
// ret = UART_Send(fd,"hello\r\n",7);
// if(FALSE == ret)
// {
// printf("write error!\n");
// exit(1);
// }
memset(rcv_buf,0,sizeof(rcv_buf));
ret = UART_Recv(fd, rcv_buf,7);
if( ret > 0)
{
printf("%s",rcv_buf);
}
else
{
printf("cannot receive data1\n");
exit(1);
}
sleep(1);
}
#else
ret = UART_Send(fd,"*IDN?\n",6);
if(FALSE == ret){
printf("write error!\n");
exit(1);
}
printf("command: %s\n","*IDN?");
memset(rcv_buf,0,sizeof(rcv_buf));
for(i=0;;i++)
{
ret = UART_Recv(fd, rcv_buf,512);
if( ret > 0){
rcv_buf[ret]='\0';
printf("%s",rcv_buf);
} else {
printf("cannot receive data1\n");
break;
}
if('\n' == rcv_buf[ret-1])
break;
}
#endif
UART_Close(fd);
return 0;
}
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