1.从 GPIO 到 UART% J# R$ S0 |4 Y 前面几节我们讲了MCU如何启动,如何用翻转IO引脚,以及用按键去触发中断。接下来我们介绍的也是最常用的一个模块,串口(UART)。 串口可以说是最古老,而且生命力最强的一种通信接口了。RS485总线更是久经考验。虽然串口早已经从大多数PC的标配中去掉了,但是嵌入式系统跟上位PC机通信用的最多的应该还是通过串口转USB吧。 3 t9 k3 H7 J+ F: i4 n% D& B- U 我们用 Keil 打开下面这个工程:/ R) u/ _) w7 @) @) i 7 h" Q' Z( Y. c5 n& {* E STM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\UART\UART_TwoBoards_ComPolling\MDK-ARM\Project.uvprojx 这个代码配置串口为 9600,8 N 1,我们把代码编译下载后,可以通过 UART to USB 转换器连接到 PC 的 USB 口,在PC端用串口观察MCU发送的数据。3 Q" d+ R7 b9 X4 w4 d & Z& G2 J& ^- w) Z7 k: m5 { 2.UART 的初始化 # I; L: j' T( l* f7 @. X 我们看一下代码,串口参数的设置是在主程序里完成的,还有一部分是在stm32f0xx_hal_msp.c 里完成的。为什么要这么费事儿,而不把初始化代码全放在一个主程序里完成呢? V3 m! z3 i; J$ k. ^, ~9 ] $ S( k4 m |& { 我们要慢慢体会这样做带来的好处。我们调用一个驱动时,这个驱动难免会跟底层硬件打交道,比如串口驱动,它最终是利用用户选择的某一个串口模块,和与此模块连接的收发引脚进行数据收发的。8 b3 ]& |% V" F1 T- w; j / Q* G8 |5 U; F( w: F: U+ i HAL(Hardware Abstract Layer) 把跟具体硬件细节相关的代码单独剥离了出来,并在Cube库中引入了 MSP(MCU Support Package) 的概念, 具体的硬件细节交给用户在这里面配置。 HAL库里面对应每个硬件模块有两个函数 例如:) P' ]2 t; N3 {5 k HAL_UART_Init( ) 功能上的描述:设置收发模式、奇偶校验位、停止位数等等(与芯片无关)。 8 ~$ J/ ~ ?2 N3 _1 l. \ HAL_UART_MspInit( ) 硬件的描述: IO初始化,不同芯片,不同引脚设置不同。 1 t0 I& i( Q& m/ x( O* o) F : C, v: w3 p- G! I; L0 _ 回到程序,我们要使用串口时要调用驱动层的初始化函数 HAL_UART_Init( ),这个初始化函数回过头来调用了 HAL_UART_MspInit( ) 这个函数来完成 UART 时钟和收发引脚时钟的使能,以及收发引脚的配置。之后初始化函数继续进行 UART 端口的参数配置。 / B5 i2 Q W* ?# x5 C: ~ 这样做的一个好处就是使驱动层的初始化函数与硬件无关。一般我们做好一块板子后,所用的串口和引脚也就固定下来了,在 HAL_UART_MspInit( ) 里配置一次就好了,之后不需要频繁的改变这些代码。% q9 U/ N3 c2 G0 g& q$ P 5 z' ~& a- R! C( U& S+ r ! ?5 q/ O* }0 j5 w( y 3.熟悉 Handle+ t. }3 v [6 d, {* d" ` 7 {2 _7 L8 ]( x- D; ?, Q7 f, u+ G 跟 GPIO 的初始化有所不同,在UART这个模块引入了 Handle 这一概念。在看 Handle 之前我们先熟悉一下在驱动里经常用到的结构体及其指针的用法:# A5 N7 {0 s1 x! {& t. f [ : F j. j4 b7 p' W typedef struct __MY_TypeDef 2 e p s; }% _ { uint8_t Var1;! x \' H& }9 J% D( D uint8_t Var2; * `' T, \- b/ R$ P' u* c uint16_t Var3; M8 b7 J& O- c2 p: z' ^ ' z" ~" J2 |2 v p i% o- V" b uint8_t* Var4; }MY_TypeDef; 7 @9 j8 Z/ S/ P8 O" c1 I2 u- ~3 T1 x MY_TypeDef* MY_VAR;$ ^$ U- I( @' E2 O% Z & s" e; V; G( A3 D MY_VAR 是一个 MY_TypeDef 类型的指针,我们看看把它指向不同的地址时会发生什么?3 g; @/ D2 T3 q4 x. T- e MY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x20000018; & ] {6 R8 F6 W/ u! z) m 需要注意 MY_VAR->Var4 是个字节型指针变量,这个变量本身占用4个字节,它的值是 0x20000018, 而 : A, N2 ?2 c% ]) v& l* X * MY_VAR->Var4 的值是 0x02。 , o9 ]$ f1 X; q1 D! b 把 MY_VAR 指向另一个地址:% @* O+ k& E; s3 O- u y3 }- @, f MY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x2000001C; * n% B8 B) `8 m3 _: J6 g 3 g2 l2 }: i, m3 L- `, d( ^, o 与此类似,对于串口模块,驱动定义了一个结构体类型 UART_HandleTypeDef,我们可以用这个类型定义多个结构体,并通过把串口模块寄存器区的起始地址付给一个结构体,使该结构体和串口之间建立起联系:. ]2 o& x) u) m( ]2 F8 J ( z3 T, H3 ]2 N2 ?1 n; k: G( M" m 我们运行的当前程序操作串口的方式为查询(polling)方式,结构体中和DMA,中断方式相关的内容可以先忽略,只需要关注结构体中下面这些成员即可: USART_TypeDef *Instance;3 R2 G0 I% T4 r2 |/ D : X \7 H. X/ V% S7 w! a+ U: C USART_TypeDef 类型的指针,需要指向欲操作的串口寄存器区起始地址。以把此 Handle 和该串口建立起联系。 * n1 g: m+ m& ]: _5 X8 H9 l UART_InitTypeDef Init; 在调用初始化函数前,需要把初始化参数如 波特率,是否奇偶校验等写入此结构体。 UART_AdvFeatureInitTypeDef AdvancedInit; 5 W, C! ^! p h 串口扩展功能初始化参数。当前未用到扩展功能。 # o2 `4 h) Y; H' K 使用 Handle 的好处是,我们操作某个模块时,把这个模块对应的 Handle 的首地址传给驱动函数就行了。此函数通过 Handle 就可以找到所有需要的东西。如: HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)aTxBuffer, TXBUFFERSIZE, 5000);+ ?; b+ X0 l/ {! x &UartHandle 为 UART1 对应的 Handle 的首地址。 ( E6 Z, R: K: h, q+ L Handle 除了保存自己对应模块的参数信息,还保存缓冲数据,以及当前工作状态。它可以保证各模块之间互不干扰,在代码执行过程中被打断,恢复后又可以正确继续执行。这样也便于把驱动集成到操作系统中。在以后的中断方式和 DMA 操作模式中,我们可以更深刻的体会到这种方法的优点。在理解了串口模块的工作方式后,理解其它模块就非常容易了。 6 ?( V! z+ C5 v* Z/ d0 }' m 需要提到的是,在M0芯片内,有一些共享的或系统级的硬件模块不使用 Handle 的方式来处理:6 l3 S/ ~$ D! x' l4 Q2 C) o% f8 D 7 }. E I1 U! W& q; y GPIO7 R) B0 t3 M& _ . @: R$ T) Y& `$ v SYSTICK* W/ u# H- W J7 O2 ?: A3 U 4 Y$ j2 J& J$ k9 E4 @/ B NVIC9 x S) c& M. k6 c, x/ y PWR ! _: @$ w4 I7 ] RCC3 i4 g4 X4 G0 n+ S. M- G FLASH. : \- ]" ~( P; j4 h$ X5 n( U , P' [( d' f3 p! F& I$ ^3 _/ G |
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