STM32F030C8T6普通IO模拟串口输出

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2018-8-13 09:23 上传

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串口传输协议

首先，必须要知道串口通讯时数据是怎样传输的？这里以异步传输字符为例子，如下图所示：

一般字符传输都采用：1位起始位，8位数据位，1位停止位，没有校验位 的形式传输，其他形式的这里不讲。串口异步传输在空闲状态时都必须是高电平。第一位传输的是起始位，起始位会将原来空闲时的高电平拉成低电平，起始位用来来标识数据开始传输，提示接收方准备开始接收数据；当接收方第一次检测到一个下降沿时，就表示接收到了起始位。起始位后就是8位的数据位，接收方在接收每一位数据的时候会采集几十次，如果结果都是低电平，则接收到的数据位0，如果结果都是高电平，则棘手到的数据位是1。1位停止位会将电平拉成高电平，以为接收下一个数据做准备。

IO模拟串口发送程序

IO口模拟串口发送数据，必须严格按照上面的异步传输协议。我们用伪代码实现这一过程：

1. void VirtualCOM_ByteSend(u8 val)
   
2. 
   
3. {
   
4. 
   
5. u8 i;
   
6. 
   
7. IO_LOW(); //起始位，拉低电平
   
8. 
   
9. Delay(sometime);
   
10. 
    
11. for(i = 0; i < 8; i++) //8位数据位
    
12. 
    
13. {
    
14. 
    
15. if(val & 0x01)
    
16. 
    
17. IO_HIGH();
    
18. 
    
19. else
    
20. 
    
21. IO_LOW();
    
22. 
    
23. Dealy(sometime);
    
24. 
    
25. val >>= 1;
    
26. 
    
27. }
    
28. 
    
29. IO_HIGH(); //停止位，拉高电平
    
30. 
    
31. Delay(sometime);
    
32. 
    
33. }

复制代码

代码很简单，思路也很清晰，完全是按照异步传输的过程写的。这里最重要的是Delay(sometime)，sometime的延时时间就决定了传输的速度，sometime去取某些值才可以设置程序标准的串口波特率(1200、2400、9600、38400、115200等等)。

以上来源于：

http://blog.csdn.net/wxh0000mm/article/details/77863217?locationNum=2&fps=1

使用STM32F030实现

功能实现分析：设定一个引脚为输出，使用定时器定时相应的时间，在定时器中断中根据串口协议控制IO输出高低电平。再重定向到printf函数。

硬件

文章末尾有工程源码。使用STM32CubeMX生成的工程。

STM32F030C8T6 使用外部8MHz晶振，倍频到48MHz。

软件分析

将虚拟串口需要使用的TXD引脚初始化为输出。

1. static void MX_GPIO_Init(void)
   
2. 
   
3. {
   
4. 
   
5. 
   
6. 
   
7.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
   
8. 
   
9. 
   
10. 
    
11.   /* GPIO Ports Clock Enable */
    
12. 
    
13.   __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
    
14. 
    
15.   __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    
16. 
    
17. 
    
18. 
    
19.   /*Configure GPIO pin Output Level */
    
20. 
    
21.   HAL_GPIO_WritePin(SIMULATE_UART_TX_PORT, SIMULATE_UART_TX_PIN, GPIO_PIN_SET);
    
22. 
    
23. 
    
24. 
    
25.   /*Configure GPIO pin : PB12 */
    
26. 
    
27.   GPIO_InitStruct.Pin = SIMULATE_UART_TX_PIN;
    
28. 
    
29.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    
30. 
    
31.   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    
32. 
    
33.   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    
34. 
    
35.   HAL_GPIO_Init(SIMULATE_UART_TX_PORT, &GPIO_InitStruct);
    
36. 
    
37. 
    
38. 
    
39. }

复制代码

虚拟串口波特率设置为9600。由此可以计算出传输1位的时间为1/9600=1.041666666666667e-4s。也就是104.167us，由此可知，可以设置定时器中断为104us。PS：在104ux时最大传输数据为255个，我测试了下，没有出现传输出错的现象。我测试了定时器中断为100us，很容易出现传输出错的现象，

使用TIM14，定时时间为104us。其他波特率可以做相应的修改。

数值的计算

(9+1)*(499+1)/48=104.167us

1. static void MX_TIM14_Init(void)
   
2. 
   
3. {
   
4. 
   
5. 
   
6. 
   
7.   htim14.Instance = TIM14;
   
8. 
   
9.   htim14.Init.Prescaler = 499;
   
10. 
    
11.   htim14.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    
12. 
    
13.   htim14.Init.Period = 9;
    
14. 
    
15.   htim14.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    
16. 
    
17.   htim14.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;
    
18. 
    
19.   if (HAL_TIM_Base_Init(&htim14) != HAL_OK)
    
20. 
    
21.   {
    
22. 
    
23.     _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    
24. 
    
25.   }
    
26. 
    
27. }

复制代码

在定时器中断中根据串口传输的协议控制IO(PB12)的引脚输出高低电平，

1. void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
   
2. 
   
3. {
   
4. 
   
5.     if(htim==(&htim14))
   
6. 
   
7.     {
   
8. 
   
9.         static uint8_t i = 0;
   
10. 
    
11. static uint8_t send_counter = 0;
    
12. 
    
13. 
    
14. 
    
15. if(uart_send.len)
    
16. 
    
17. {
    
18. 
    
19. if(send_counter==0)
    
20. 
    
21. {
    
22. 
    
23. HAL_GPIO_WritePin(SIMULATE_UART_TX_PORT,SIMULATE_UART_TX_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    
24. 
    
25. send_counter++;
    
26. 
    
27. }
    
28. 
    
29. else if(send_counter<9)
    
30. 
    
31. {
    
32. 
    
33. if(uart_send.data[i]&0x01)
    
34. 
    
35. {
    
36. 
    
37. HAL_GPIO_WritePin(SIMULATE_UART_TX_PORT,SIMULATE_UART_TX_PIN,GPIO_PIN_SET);
    
38. 
    
39. }
    
40. 
    
41. else
    
42. 
    
43. {
    
44. 
    
45. HAL_GPIO_WritePin(SIMULATE_UART_TX_PORT,SIMULATE_UART_TX_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    
46. 
    
47. }
    
48. 
    
49. uart_send.data[i]>>=1;
    
50. 
    
51. send_counter++;
    
52. 
    
53. }
    
54. 
    
55. else
    
56. 
    
57. {
    
58. 
    
59. i++;
    
60. 
    
61. uart_send.len--;
    
62. 
    
63. send_counter=0;
    
64. 
    
65. HAL_GPIO_WritePin(SIMULATE_UART_TX_PORT,SIMULATE_UART_TX_PIN,GPIO_PIN_SET);         
    
66. 
    
67. }
    
68. 
    
69. }
    
70. 
    
71. else
    
72. 
    
73. {
    
74. 
    
75. i = 0;
    
76. 
    
77. uart_send.start_flag=0;
    
78. 
    
79. HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim14);
    
80. 
    
81. }
    
82. 
    
83.     }
    
84. 
    
85. }

复制代码

用于发送数据的结构体

1. struct UART_SEND
   
2. 
   
3. {
   
4. 
   
5.     volatile uint8_t start_flag;//使用volatile修饰是为了防止Keil把该变量优化掉,该变量用于判断一字节发送完毕，功能类似于串口发送完毕标志
   
6. 
   
7.     uint8_t len;                //需要发送的字符长度。
   
8. 
   
9.     uint8_t data[0XFF];            //需要发送的数据
   
10. 
    
11. };

复制代码

UART发送函数

1. /*
   
2. 
   
3.     发送一个字节的数据
   
4. 
   
5. */
   
6. 
   
7. void uart_send_char(uint8_t data)
   
8. 
   
9. {
   
10. 
    
11.     uart_send.start_flag=1;
    
12. 
    
13.     uart_send.data[0]=data;
    
14. 
    
15.     uart_send.len=1;
    
16. 
    
17.     HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim14);
    
18. 
    
19. }
    
20. 
    
21. /*
    
22. 
    
23.     发送字符串
    
24. 
    
25. */
    
26. 
    
27. void uart_send_string(uint8_t pdata[],uint8_t len)
    
28. 
    
29. {
    
30. 
    
31.     uart_send.start_flag=1;
    
32. 
    
33. memcpy(uart_send.data,pdata,len);
    
34. 
    
35.     uart_send.len=len;
    
36. 
    
37.     HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim14);
    
38. 
    
39. }
    
40. 
    
41. /*
    
42. 
    
43. printf 重定向函数
    
44. 
    
45. */
    
46. 
    
47. int fputc(int ch, FILE *f)
    
48. 
    
49. {
    
50. 
    
51.     uart_send_char((uint8_t)ch);
    
52. 
    
53.     while(uart_send.start_flag!=0)
    
54. 
    
55.         ;
    
56. 
    
57.     return ch;
    
58. 
    
59. }

复制代码

程序工程可直接使用
Simulate_uart.zip (16.03 MB, 下载次数: 158)

2018-8-13 09:19 上传

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支持一个。。。不错。。。

学习了，支持~~

串口模拟通讯没有尝试过,多串口通讯可以借鉴一下,版主辛苦了

非常不错的资料！

谢谢楼主分享！！！

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