嵌入式MCU口试条记2

目次

串口通讯
概论
原理
设置
HAL库代码
1. 初始化函数
2. 数据发送和吸取函数
3. 制止和DMA函数
4. 制止服务函数

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串口通讯

概论

我们知道，通讯桥接了两个装备之间的交换。一个经典的例子就是使用串口通讯交换上位机和单片机之间的数据。
比力常见的串口通讯协议是下面这两个：
UART（通用异步收发传输器，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）：这里可以看到，如许的协议只有Asynchronous，提示你这个协议是异步的。异步通讯，须要在转达数据的同时，添加起始位、制止位、校验位等举行帧同步放置举行数据裁剪和区分。
USART（通用同步异步收发传输器）则更进一步，支持了同步的通讯方式在同步模式下，USART通过期钟信号与从装备同步数据传输，在异步模式下工作与UART相似。
原理

本质上，就是数据通过数据线移动，从一个装备转达到另一个装备。在串口通讯中，这是通过移位寄存器移位实现的。移出去的位被派发到传输线上转达出去，给下一个移进来的比特腾出来位置。对于担当的装备，那就是担当到来的比特，给下一个到来的比特腾出位置。

过细看，这里的移位寄存器表示图就是在移动将它发送到TX端上从数据线上流出去，另一端如果有来者，则从RX端进入吸取移位寄存器进来。
设置

上面的笼统概述没有同一题目：咋个长度？咋个校验？收发速率怎样？不讨论这些题目，双方无法包管数据的担当和发送是逐一呼应的，极易导致数据担当和发送非常。以是就有了协议，协议约定了两者的动作。

• 波特率，串口通讯的速率，一样平常须要设置波特率寄存器实现。其盘算公式是：
  
  
  
• 空闲，一样平常为高电平
  
• 起始位，标志一个数据帧的开始，固定为低电平。当数据开始发送时，产生一个降落沿。(空闲–>起始位)
  
• 数据位，发送数据帧，1为高电平，0为低电平。低位先行。 好比 发送数据帧0x0F 在数据帧里就是低位线性 即 1111 0000
  
• 校验位，用于数据验证，根据数据位的盘算得来。有奇校验，偶校验和无校验。
  奇校验（Odd Parity）：确保数据帧中1的数目为奇数。 偶校验（Even Parity）：确保数据帧中1的数目为偶数。
  
• 制止位，用于数据的隔断，固定为高电平。数据帧发送完成后，产生一个上升沿。(数据传输–>制止位)
  

HAL库代码

1. 初始化函数

• HAL_UART_Init()
  这个函数一样平常如果使用CubeMx设置的话就会给你写好了，它用于初始化UART外设，包罗波特率、数据位、制止位、奇偶校验和硬件流控制。通常在步调开始时调用此函数，以设置UART通讯的根本参数。
  
  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef *huart);

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  参数分析：
  
  
  
  • huart：指向UART句柄的指针，句柄包罗了UART的全部设置参数，如波特率、数据位、制止位等。
    
  返回值：
     
  
  
  
  • HAL_OK：初始化乐成。
    
  • HAL_ERROR：初始化失败。
    
  使用示例：
  
  1. UART_HandleTypeDef huart1;
  2. huart1.Instance = USART1;
  3. huart1.Init.BaudRate = 9600;
  4. huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  5. huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  6. huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  7. huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  8. huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  9. huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  10. ​
  11. HAL_UART_Init(&huart1);

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2. 数据发送和吸取函数

• HAL_UART_Transmit()
  用于通过UART发送数据。此函数可以在壅闭模式、非壅闭模式或制止模式下工作。
  
  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

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  参数分析：
  
  
  
  • huart：指向UART句柄的指针。
    
  • pData：指向要发送的数据的指针。
    
  • Size：要发送的数据字节数。
    
  • Timeout：超时时间，单位为毫秒。
    
  返回值：
     
  
  
  
  • HAL_OK：数据发送乐成。
    
  • HAL_ERROR：发送失败。
    
  使用示例：
  
  1. uint8_t msg[] = "Hello UART!";
  2. HAL_UART_Transmit(&huart1, msg, sizeof(msg)-1, 1000);

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• HAL_UART_Receive()
  用于从UART吸取数据。该函数也可以在壅闭模式、非壅闭模式或制止模式下工作。
  
  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

  复制代码
  参数分析：
  
  
  
  • huart：指向UART句柄的指针。
    
  • pData：指向吸取数据的缓冲区。
    
  • Size：要吸取的数据字节数。
    
  • Timeout：超时时间，单位为毫秒。
    
  返回值：
     
  
  
  
  • HAL_OK：数据吸劳绩功。
    
  • HAL_ERROR：吸取失败。
    
  使用示例：
  
  1. uint8_t receivedData[10];
  2. HAL_UART_Receive(&huart1, receivedData, 10, 1000);

  复制代码
  
  

3. 制止和DMA函数

• HAL_UART_Transmit_IT()
  这种方式就是异步的，实行完这个函数只是委托函数开始转发，步调流继续实行。用于通过制止方式发送数据。当数据发送完成时，会触发制止。
  
  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);

  复制代码
  参数分析：
  
  
  
  • huart：指向UART句柄的指针。
    
  • pData：指向要发送的数据的指针。
    
  • Size：要发送的数据字节数。
    
  返回值：
     
  
  
  
  • HAL_OK：数据发送任务已启动。
    
  • HAL_ERROR：启动失败。
    
  使用示例：
  
  1. uint8_t msg[] = "Hello UART!";
  2. HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, msg, sizeof(msg)-1);

  复制代码
  
  
• HAL_UART_Receive_IT()
  用于通过制止方式吸取数据。吸取的数据将在制止服务步调（ISR）中处置处罚。
  
  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);

  复制代码
  参数分析：
  
  
  
  • huart：指向UART句柄的指针。
    
  • pData：指向吸取数据的缓冲区。
    
  • Size：要吸取的数据字节数。
    
  返回值：
     
  
  
  
  • HAL_OK：吸取任务已启动。
    
  • HAL_ERROR：启动失败。
    
  使用示例：
  
  1. uint8_t receivedData[10];
  2. HAL_UART_Receive_IT(&huart1, receivedData, 10);

  复制代码
  
  
• HAL_UART_Transmit_DMA()
  用于通过DMA（直接内存访问）发送数据。DMA可以使数据传输不占用CPU，从而进步数据传输服从。
  
  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);

  复制代码
  参数分析：
  
  
  
  • huart：指向UART句柄的指针。
    
  • pData：指向要发送的数据的指针。
    
  • Size：要发送的数据字节数。
    
  返回值：
     
  
  
  
  • HAL_OK：DMA传输已启动。
    
  • HAL_ERROR：启动失败。
    
  使用示例：
  
  1. uint8_t msg[] = "Hello UART!";
  2. HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, msg, sizeof(msg)-1);

  复制代码
  
  
• HAL_UART_Receive_DMA()
  用于通过DMA吸取数据。DMA可以有效地将数据从UART缓冲区传输到内存，而无需CPU干预。
  
  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);

  复制代码
  参数分析：
  
  
  
  • huart：指向UART句柄的指针。
    
  • pData：指向吸取数据的缓冲区。
    
  • Size：要吸取的数据字节数。
    
  返回值：
     
  
  
  
  • HAL_OK：DMA吸取已启动。
    
  • HAL_ERROR：启动失败。
    
  使用示例：
  
  1. uint8_t receivedData[10];
  2. HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, receivedData, 10);

  复制代码
  
  

4. 制止服务函数

在使用制止模式时，须要实现制止回调函数。这些函数由HAL库调用。我们须要做的就是实现这些函数（风趣的是默认的实现是__weak的，意味着用户的界说从属于强界说，编译器优先采取用户实现。）

• HAL_UART_TxCpltCallback()
  当数据发送完成时，这个回调函数会被调用。
  
  1. void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

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• HAL_UART_RxCpltCallback()
  当数据吸取完成时，这个回调函数会被调用。
  
  1. void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

  复制代码

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