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標(biāo)題: 【開(kāi)源教程10】瘋殼·開(kāi)源編隊(duì)無(wú)人機(jī)-串口（基礎(chǔ)收發(fā)） [打印本頁(yè)]

作者: Linda-x 時(shí)間: 2022-8-16 10:44
標(biāo)題: 【開(kāi)源教程10】瘋殼·開(kāi)源編隊(duì)無(wú)人機(jī)-串口（基礎(chǔ)收發(fā)）

COCOFLY教程

——瘋殼·無(wú)人機(jī)·系列

串口（基礎(chǔ)收發(fā)）

圖1

一、串口簡(jiǎn)介

在嵌入式開(kāi)發(fā)領(lǐng)域講的串口通常指的是 UART，UART 即為通用異步收發(fā)傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)。是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。
UART 常常用于兩個(gè)單片機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如下圖所示。

圖2
其通信過(guò)程如下圖所示。

圖3
STM32F103 提供了 3 路串口，支持同步單線通信和半雙工單線通信、支持LIN、支持調(diào)制解調(diào)器操作、智能卡協(xié)議和 IrDA SIR ENDEC 規(guī)范、具有 DMA 等�？膳渲脼榇诘囊_是有限制的，所以在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)需要注意哪些引腳可以配置為串口引腳，如下表所示。
串口管腳映射

圖4

二、UART 串口通訊協(xié)議

串口通訊過(guò)程中一幀數(shù)據(jù)包含了起始位、數(shù)據(jù)位、停止位以及可有可無(wú)的奇偶校驗(yàn)位，除了需要知道這些概念外，還需要理解波特率的概念。
（1）起始位，當(dāng)未有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，數(shù)據(jù)線處于邏輯“1”狀態(tài)；先發(fā)出一個(gè)邏輯“0”信號(hào)，表示開(kāi)始傳輸字符；
（2）數(shù)據(jù)位，緊接著起始位之后的 8 個(gè)數(shù)據(jù)。從最低位開(kāi)始傳送；
（3）奇偶校驗(yàn)位，一般不用；
（4）停止位，一般為 1 位（也可以是 1.5 位或者 2 位），為高電平。作為結(jié)束的標(biāo)志；
（5）波特率，波特率表示每秒鐘傳送的碼元符號(hào)的個(gè)數(shù)，是衡量數(shù)據(jù)傳送速率的指標(biāo)。
如下圖所示，為一幀串口數(shù)據(jù)的幀組成。

圖5
三、UART 串口寄存器

STM32F103 與串口相關(guān)的寄存器眾多，這里只講解重要的幾個(gè)寄存器。
（1）USART_SR：狀態(tài)寄存器，如下圖所示：

圖6
需要了解的位有：TXE：發(fā)送寄存器為空；TC：發(fā)送完成；RXNE:讀取數(shù)據(jù)寄存器不為空；ORE：上溢錯(cuò)誤；FE:幀錯(cuò)誤；PE:奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤。
（2）USART_DR：該寄存器只有低 8 位有效，而且具有讀寫(xiě)操作，有關(guān)該寄存器中的數(shù)據(jù)是要發(fā)送的數(shù)據(jù)還是接受到的數(shù)據(jù)取決于執(zhí)行的操作是“讀取” 還是“寫(xiě)入”。如下圖所示：

圖7

（3）USART_BRR：波特率寄存器，用于設(shè)置串口通訊的波特率，如下圖所示：

圖8
其中在寄存器中會(huì)設(shè)定相應(yīng)的值，DIV_Mantissa[11:0]用來(lái)設(shè)定分頻系數(shù)的整數(shù)部分，DIV_Fraction[3,0]用來(lái)設(shè)定分頻系數(shù)的小數(shù)部分。
串口的波特率計(jì)算公式如下：

公式1

這里的 fPCLKx(x=1、2)是給外設(shè)的時(shí)鐘(PCLK1 用于 USART2、3、4、5， PCLK2 用于USART1，這里 STM32F103CBT6 沒(méi)有的串口就不講解)。USARTDIV是一個(gè)無(wú)符號(hào)的浮點(diǎn)數(shù)。假設(shè)串口波特率為 115200，使用的是串口 1，串口的時(shí)鐘為 PCLK2 的時(shí)鐘（即 APB2 總線的時(shí)鐘）為 72MHz，如下圖所示。

圖9
根據(jù)公式可得:
USARTDIV=72000000/(115200*16)=39.0625

所以小數(shù)部分 DIV_Fraction=0.0625*16=1=0x01。

整數(shù)部分 DIV_Mantissa=39=0x27。

四、串口基礎(chǔ)收發(fā)實(shí)驗(yàn)

串口收發(fā)實(shí)驗(yàn)使用 STM32 的串口 1 即 UART1，通過(guò)串口模塊連接電腦，使用串口調(diào)試助手來(lái)進(jìn)行通信，STM32 收到數(shù)據(jù)后把收到的數(shù)據(jù)在發(fā)回電腦。串口引腳如下圖所示：

圖10
兩個(gè)串口引腳分別與 PA9 與 PA10 引腳相連，那么我們就對(duì) PA9 與 PA10 引腳以及串口模塊進(jìn)行配置，配置代碼（通過(guò)調(diào)用官方庫(kù)）。
代碼編寫(xiě)的思路如下：

編程思路

表1
串口初始化代碼如下：

圖11
串口中斷函數(shù)代碼如下：

圖12
設(shè)置串口 1 的波特率為 115200，代碼如下：

圖13

保存、編譯、下載代碼，把飛控上的 USART1 上接的視覺(jué)模塊先拔下來(lái)，然后接上 USB 轉(zhuǎn)串口模塊，如下圖所示：

圖14
然后在把 USB 轉(zhuǎn)串模塊插到電腦的 USB 口，打開(kāi)電腦端的串口調(diào)試助手，找到對(duì)應(yīng)的 COM 口（前提是安裝了 USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)），設(shè)置波特率為 115200，打開(kāi)，在串口調(diào)試助手的輸入框內(nèi)輸入“www.fengke.club”，點(diǎn)發(fā)送，然后可以看到串口調(diào)試助手收到來(lái)自 STM32 的回發(fā)信息，也是“www.fengke.club”，如下圖所示。

圖15

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