【实测教程】STM32L4之收发实验

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STMCU小助手发布时间：2023-1-13 20:00

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文章简介:	【实测教程】STM32L4之收发实验

一、开发板平台简介：
6 t2 i: L6 o* H3 U. u' k) ]' X. H1、开发板资源简介
（1）开发板主芯片型号：STM32L431RCT6（2）开发板主芯片封装：LQFP-64_10x10x05P
（3）开发板主芯片内核：ARM® Cortex®-M4
（4）开发板主芯片主频：80MHz
（5）开发板主芯片Flash大小：256KB
（6）开发板主芯片RAM大小：64KB

2、LED灯资源
（1） STM32L431RCT6开发板共5个LED灯资源，其中一个红色LED为系统指示灯，指示开发板供电系统是否正常，如供电系统正常，红色LED为上电常亮状态，硬件原理图如下图所示：

（2）其他四个LED灯为黄绿色可控LED，高电平点亮、低电平熄灭，计划用LED常亮验证看门狗的作用，硬件原理图如下图所示：

3、串口DMA收发工作原理
      串口全称为串行通讯接口，即数据在通信线上一次传输一位，按先后一定顺序传输。我们通常所说的单片机串口准确来说应该是串行异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART），使用TTL电平，串口需要RXD、TXD、GND三根线进行通信。

（1）最常用的RS485收发换向方法是程序换向，即由MCU的一个I/O端口控制RS485收发器件的收发使能引脚，在平时使RS485收发器件处于接收状态

   （2）我们选用的STM32L431RCT6开发板串口2作为RS485通信的串口，PA1作为RS485串口收发的使能控制引脚。

   （3）RS485端口使用时，需要使用USB转485模块和开发板进行通信，使用方法为USB转485模块的A接开发板的A，USB转485模块的B接开发的B，GND可不接。

RS485串口，硬件原理图如下所示：

DMA(Direct Memory Access) ：直接存储器存取，是单片机的一个外设，它的主要功能是用来搬数据，但是不需要占用 CPU，即在传输数据的时候， CPU 可以干其他的事情，好像是多线程一样。数据传输支持从外设到存储器或者存储器到存储器，这里的存储器可以是 SRAM 或者是 FLASH。

DMA 控制器包含了 DMA1 和 DMA2，其中 DMA1 有 7 个通道， DMA2 有 5 个通道，这里的通道可以理解为传输数据的一种管道。要注意的是 DMA2 只存在于大容量的单片机中。

二、串口DMA收发实验过程/ ~" ^& T+ r( X! v5 V% Y
1、新建STM32CubeMX基础工程
（1）打开STM32CubeMX，点击“File”-->"New Project"

（2）等待打开主芯片选项界面（大约1分钟时间）。

（3）昨天搜索框中输入（或选择）所需的主芯片型号（因为我们用的是STM32L431RCT6开发板，所以此处选择STM32L431RC），然后在右下角选择STM32L431RCTx（因为开发板主芯片是STM32L431RCT6），左键双击即可打开新建的项目。

（4）选择时钟源。
因为开发板上有8M外部时钟，硬件原理图如下所示，所以此处选择使用外部高速时钟（HSE）。

因为我们没有用到外部低速时钟（LSE），此处不做处理，如下图所示。

2、配置GPIO控制LED
（1）查开发板原理图得，LED1、LED2、LED3、LED4的控制引脚分别为：
LED1——PC0
LED2——PC1
LED3——PC2
LED4——PC3

（2）配置LED的控制引脚为输出，输出频率、输出方式默认即可。
鼠标左键点击PC0,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。
鼠标左键点击PC1,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。
鼠标左键点击PC2,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。
鼠标左键点击PC3,选择“GPIO_Output”,表示设置该引脚为输出模式。

（3）也根据自己的需求配置GPIO的参数，如输出方式、输出频率、上拉下拉等。因为GPIO控制LED的要求比较低，此处采用默认参数即可，不用修改。

3、配置PA2、PA3为串口
（1）查原理图得知，串口2使用STM32L431RCT6引脚为PA2-USART2_TX,PA3-USART2_RX,引脚设置如下：

串口参数默认即可：波特率115200-N-8-1，并使能收发控制引脚。

（2）设置NVIC settings 使能接收中断。

3、串口DMA设置

（1）根据DMA1通道预览可以得出，我们用的串口2的TX、RX分别为通道6、通道7：
点击DMASettings 点击 Add 添加通道
选择USART_RX USART_TX 传输速率设置为中速
DMA传输模式为正常模式，即发送一次就结束。
DMA内存地址自增，每次增加一个Byte(字节)

（2）DMA相关参数解析
Dirction ： DMA传输方向有四类
外设到内存 Peripheral To Memory
内存到外设 Memory To Peripheral
内存到内存 Memory To Memory
外设到外设 Peripheral To Peripheral

Priority： DMA通信传输速度有四类
最高优先级 Very Hight
高优先级 Hight
中等优先级 Medium
低优先级；Low

Mode：DMA传输模式有两类

Normal正常模式：当一次DMA数据传输完后，停止DMA传送，也就是只传输一次。
Circle循环模式：传输完成后又重新开始继续传输，不断循环永不停止。

Increment Address-DMA指针递增设置：

4、配置项目工程参数
（1）配置时钟树，用于系统内部时钟，以及各个外设时钟等。此处选择外部8M晶振作为主时钟频率，内部最大倍频80MHz。

（2）完成配置工程。
备注：需要注意代码生成过程中的继承关系，如图所示：需要保留开发者自己编写的代码时，请根据配置设置，不然生成代码后会删除自己编写的代码（从这个方面也可以看出开发者备份自己的代码是多么的重要。）

（3）生成代码。
备注：使用Generate CODE生成工程代码前，请确保文件路径无中文，否则会生成项目失败。

（4）工程代码生成成功。

三、在KEIL 5中编写代码
. c% _- o4 A9 l: m3 ~, w1、使用KEIL 5（MDK）打开项目工程文件
源码使用说明：使用前必须把项目工程复制到无中文路径的文件夹下使用。

（1）找到刚才新建工程的存储路径，安装项目名称，打开项目工程.uvprojx。

2、添加LED指示灯作为系统提示
添加每隔100ms，LED1、LED2、LED3、LED4闪烁一次的系统提示，用于提示程序运行正常。

3、添加HAL库UART DMA 发送函数代码
（1）STM32 HAL函数库的串口DMA相关函数如下：

HAL_UART_Transmit();串口发送数据，使用超时管理机制% C G$ ^! P" a8 `) ]7 G
HAL_UART_Receive();串口接收数据，使用超时管理机制
0 j1 B6 w+ z. k: @4 ?; C. l. i! Y
HAL_UART_Transmit_IT();串口中断模式发送3 A5 D! m6 s! _* J
HAL_UART_Receive_IT();串口中断模式接收
; B* `2 f: N! a0 e& U1 H4 Q; T2 K8 x
HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式发送
2 i2 Y% I! H' l$ X& L! [
HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式接收# D$ H( y5 h, u+ q! p
HAL_UART_DMAPause() 暂停串口DMA
6 X7 T7 V3 Z& q" B! \8 l7 I$ i0 }
HAL_UART_DMAResume(); 恢复串口DMA! p% {2 b8 n- i' q0 X; Q# M
HAL_UART_DMAStop(); 结束串口DMA

复制代码

（2）main.c添加RS485发送函数相关代码：

/* USER CODE BEGIN 0 */
0 Y# \ w. J, N
uart_rx_struct uart_rx_struct_t= {0}; //串口接收数组
4 @& \4 N* M c9 v9 D
uart_rx_struct uart2_rx_struct_t= {0}; //RS485串口接收数组" s B9 [% B/ D3 w0 E; @
/*******************************************
/ Z- J( f& C; `6 U
*函数名：DMA_Usart_Send
$ V% E# V! C& V, g* j, h) t
*功能说明: 串口发送功能函数
' y) e3 y& u5 k( _0 r' O# `0 P
*形参: buf，len
]- b7 c- _0 B6 b; P% b3 c; L
*返回值: 无
1 Q. P, L2 j: d0 u0 Y
********************************************/" q6 b4 U0 X" `% u
: q' E2 Z$ N O# y' _6 v. @
void DMA_Usart2_Send(uint8_t *buf,uint8_t len)
2 v p# l: n( e) C& C
{
) z9 e8 u1 g& W# K0 o' |3 o: m
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET); //设置485为发送状态
; K6 E/ ~4 ~# |7 g
if(HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, buf,len)!= HAL_OK) //判断是否发送正常，如果出现异常则进入异常中断函敿, x @8 n4 f$ d) _/ I
{; I9 _. l1 J: B
Error_Handler(); //异常提醒
) |# j! F. P5 @7 ~" {( \& b
}/ O$ S, g# K4 Q$ T2 g$ _7 L2 j1 r
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET); //设置485为接收状态. C$ Y) {! ?, c# W
}
* I5 ?& M! \8 W! [9 E7 K# J4 T
2 c& R$ W/ ?" H! P6 v7 _
/* USER CODE END 0 */

复制代码

（3）main.c文件中添加main函数的处理，上电初始化打印一次log，然后等待接收，等串口收到数据后从原串口发出。

int main(void)# X3 C$ q6 Z5 q9 g: L
{* j: K- M Q" s2 s# Y* y
/* USER CODE BEGIN 1 */
% L/ [2 r, x, F+ `0 L
uint8_t transmit_str[50]= {"hello world,this is uart dma function!\r\n"};
: N0 w% P9 i/ r! N$ |8 {
uint8_t rs485_str[50]= {"hello world,this is uart2 dma function!\r\n"};
$ @5 _% Z+ r5 c W* {4 f
/* USER CODE END 1 */. D) e4 Q F; o9 ~& Z' H+ s# P9 J2 t
) b: G9 o5 K1 ~, I1 E
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/" t( Z( ?, Q; z
& d6 w+ M2 w/ o9 L; K2 e
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
3 Z& W9 w: u6 s! B- ~2 r
HAL_Init();
9 ~& {4 h: v' F; L. p7 c1 i& E/ Z- _
7 I) ]) |" E; D& R" ]! V
/* USER CODE BEGIN Init */
9 ^; X) t. O1 M! \8 ~, K5 c9 P
" x( G0 Q/ Z1 S' E9 @& P7 a5 Q
/* USER CODE END Init */
* p" F" s5 U1 Z
+ x4 ~. Q0 C* |8 a5 A1 w* ~0 W7 R2 X
/* Configure the system clock */2 D2 V& V* G5 X% F" t
SystemClock_Config();, K6 }& J9 j3 U" D$ Y
) @, }5 \6 f/ z; G* E. f
/* USER CODE BEGIN SysInit */+ x! \4 W% P2 a! z3 M
! h$ g2 x# p6 h/ u8 F( \2 a6 E
/* USER CODE END SysInit */, {$ R$ R2 s5 O
$ M6 u0 ^$ Q" G4 y8 {# R( C
/* Initialize all configured peripherals */7 F7 @+ `. q; I/ X3 r) ~7 A
MX_GPIO_Init();( t) h9 U& \2 D+ ?/ E3 }
MX_DMA_Init();
, O+ [6 P& D$ {/ _# Q. a1 a/ Z" b0 t
MX_USART1_UART_Init();& K w) `4 B) `' A. Y, }
MX_USART2_UART_Init();- S& `7 l! `+ a: G V9 C% C
/* USER CODE BEGIN 2 */! [) w- e& P5 d5 e/ y
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET); //初始化LED灯，默认点亮; C3 n( v7 |9 ?9 N0 u4 S; a
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET); //初始化LED灯，默认点亮( l4 H# S' N/ I- ^3 x6 S2 G$ P% T
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET); //初始化LED灯，默认点亮 H+ _$ M& `' F: }
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET); //初始化LED灯，默认点亮
6 W( X; A5 s; n- o( z6 O4 U8 x) }
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t*)transmit_str, sizeof(transmit_str));
* Y1 X/ J+ A, [# _6 ^6 p5 U
DMA_Usart2_Send((uint8_t*)rs485_str, sizeof(rs485_str)); //初始化log提示
HAL_Delay(5);
) R9 l3 b* w! Q; e, z. {! [! ?2 a/ h
HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, uart_rx_struct_t.uart_rx_buf, UART_RX_LEN); // 启动DMA接收
& k% F- _5 h% o1 c
HAL_UART_Receive_DMA(&huart2, uart2_rx_struct_t.uart_rx_buf, UART_RX_LEN); // 启动DMA接收/ w$ m+ x. M# V9 U K
. ?* L* I- j3 g0 _6 f0 p5 M3 e
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE); // 使能空闲中断/ X" c( d1 Z- Y
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2, UART_IT_IDLE); // 使能空闲中断 I$ r4 K0 V# U! z. T( b! w
( Q( i% q7 c9 C2 Y5 g# V
/* USER CODE END 2 */# ^+ W" T' K( V6 w1 l2 R: E
: o( A/ M' i( U) v3 R. Z
/* Infinite loop */5 m! k( L) p$ K; e3 t% r3 j
/* USER CODE BEGIN WHILE */9 e* @& M1 S9 s
while (1)
5 F+ b9 ~+ j7 v( m
{; |* n) O# S; r1 {
/* USER CODE END WHILE */. Q0 X# S# }6 D& l5 A
- F" c: O6 j- T& l5 Y* A- c1 X+ \
/* USER CODE BEGIN 3 */7 |) V3 K9 G4 ~: ^/ g. Y; o# ?
HAL_Delay(100);9 `& M+ L1 n& Q
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0); //反转LED点亮熄灭切换' ~9 B/ z% K" n) d- _
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_1); //反转LED点亮熄灭切换! g* {: u% [; R9 E5 _5 ^
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_2); //反转LED点亮熄灭切换
: x a- a+ S" j
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_3); //反转LED点亮熄灭切换
) Q W' G; V' k2 ]' J. U
if(uart_rx_struct_t.uart_rx_flag & 0X80) //DMA接收完成9 V" u% a8 O& k& Z5 A
{
+ f2 e) ?" G# a* H+ y' |
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, uart_rx_struct_t.uart_rx_buf, uart_rx_struct_t.uart_len); // 将接收到的数据发送回去8 a" M! d5 S- [. _
uart_rx_struct_t.uart_rx_flag = 0;
3 h% }- [$ \6 J5 a! }6 C" S& k
}
$ Y# u% P! Q' t2 g( S; G; \; L- M. C
if(uart2_rx_struct_t.uart_rx_flag & 0X80) //RS485 串口DMA接收完成+ z3 Y6 w0 S3 w9 o
{
0 }8 y0 |0 V% c) a6 P3 _4 i
DMA_Usart2_Send((uint8_t*)uart2_rx_struct_t.uart_rx_buf, uart2_rx_struct_t.uart_len); //rs485发送
w1 G( t% r+ t! b$ {, i" P% T
uart2_rx_struct_t.uart_rx_flag = 0;7 N5 `4 p( p D& U8 r6 q+ N( U7 _
}) j# Z4 Y: R& V" M: v
5 q3 X: G/ {) S* Z- V; V
! _* Y% L% t; T# U$ Z# P
}
$ R$ b, A/ V+ s; p7 G1 v
/* USER CODE END 3 */
; y. t5 H4 R- a3 A6 W( B
}

复制代码

（3）main.h相关变量声明

/* USER CODE BEGIN ET */ v, [% f" J+ r( n3 w0 {
#define UART_RX_LEN 1024 // 一次最大接收的数据量8 W: _2 [5 B- K& t( j6 p
typedef struct
( w8 L' c3 Y3 B) Q0 W D2 [& K0 J
{% x( s# R2 E) n/ o% R; I& s5 i
uint8_t uart_rx_buf[UART_RX_LEN]; // DMA数据接收缓存数组9 S, d2 d# U6 q4 e8 ~% M
uint16_t uart_len; //DMA数据接收长度/ m1 Z9 {/ M, T+ H
uint8_t uart_rx_flag; //接收完成标志位+ I: G& C( w! O7 i/ Y3 f
}uart_rx_struct;
8 D2 F1 H3 c; o' g2 l' P. s
extern uart_rx_struct uart_rx_struct_t;
4 Z# s7 k* S* v( W. J& a' x
extern uart_rx_struct uart2_rx_struct_t;, {; j$ I* n' S" y
/* USER CODE END ET */

复制代码

4、添加HAL库UART DMA 接收函数代码
（1）DMA接收设置前铺垫知识点：

STM32的IDLE的中断产生条件：在串口无数据接收的情况下，不会产生，当清除IDLE标志位后，必须有接收到第一个数据后，才开始触发，一但接收的数据断流，没有接收到数据，即产生IDLE中断停止。

（2）stm32f1xx_it.c中添加添加DMA接收处理代码：

void USART2_IRQHandler(void)
0 G8 e5 \. |7 q) d* M) F
{
, \$ K. }* g% A2 E2 P1 S+ X
/* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 0 */
/ f3 e& i3 z( L1 t: t
if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2, UART_FLAG_IDLE) != RESET) // 空闲中断标记被置使8 m$ @4 }7 I; E
{
$ y- z1 ^7 S8 X1 G
__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart2); // 清除中断标记
% r, w" r# w6 d+ m0 l! j7 A
HAL_UART_DMAStop(&huart2); // 停止DMA接收6 e+ m( ]9 N c2 }$ F+ B2 o& v4 R
uart2_rx_struct_t.uart_len = UART_RX_LEN - __HAL_DMA_GET_COUNTER(huart2.hdmarx); // 总数据量减去未接收到的数据量为已经接收到的数据量
2 \9 C; P8 J4 ?' o$ K
uart2_rx_struct_t.uart_rx_buf[uart2_rx_struct_t.uart_len] = 0; // 添加结束笿8 g) H( n. i, q7 z2 f! v/ ^. r
uart2_rx_struct_t.uart_rx_flag |= 0x80; // 标记接收结束4 P; d6 T x* E) n" S
HAL_UART_Receive_DMA(&huart2, uart2_rx_struct_t.uart_rx_buf, UART_RX_LEN); // 启动DMA接收3 |) ^6 t, p# \. X6 e, H) M
& r. t- x; Q( L+ S+ F' m% _1 o
}
9 `1 d) b- q; m; V* u4 ]/ Q" R
/* USER CODE END USART2_IRQn 0 */9 g9 D* T5 ]/ w6 M
HAL_UART_IRQHandler(&huart2);
. J- l ^. s0 A/ g5 L, K# ^
/* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 1 */0 v' U8 R- o8 K7 t
( {$ W$ G( |' F; o
/* USER CODE END USART2_IRQn 1 */, _, A3 Q' y4 S5 }0 E, w0 b6 k
}

复制代码

（3）至此，RS485串口DMA收发数据需要添加的代码已经完成。

5、设置编程仿真下载模式
（1）选择Options for target ...>>Debug>>J-Link/J-JTRACE Cortex,点击Settings>>选择Port（SW），可以看到搜索成功SW Device，表示芯片可用，可以下载。

（2）点击编译，完成后提示“0 error（s），0 warning（s）”。

（3）点击Download（或者快捷键F8），即可下载程序。

（4）如果下载程序后，没有看到LED1、LED2、LED3、LED4闪烁，可以按下述方式设置一下（Reset and run表示下载后自动复位和重启运行）。或者重新彻底断电再次上电（或按开发板的Reset按键复位MCU即可）。

/ r* i$ F8 {( j# l$ e A/ p6、串口DMA收发实验效果展示
程序烧录到开发板后，即可看到LED1、LED2、LED3、LED4初始化后每隔100ms闪烁一次，并且打开串口助手后（串口参数：波特率115200、N、8、1），通过串口助手可以看到，开发板接收到发送的数据转发出来。