【嵌入式06】寄存器方式和HAL库方式实现 串口通信“hello windows!”+流水灯
文章目录
- 一、STM32的USART串口通讯（查询方式）
- （一）题目要求
- （二）USB转TTL与C8T6相连
- （三）HAL库实现串口通信
- （四）寄存器地址方式实现串口通信
- 二、流水灯
- （一）器材准备
- （二）电路连接
- （三）烧录
- 三、总结
- 四、参考
一、STM32的USART串口通讯（查询方式）
（一）题目要求
1.设置波特率为115200，1位停止位，无校验位；
2.STM32系统给上位机（win10）连续发送“hello windows！”。win10采用“串口助手”工具接收。
3.在没有示波器条件下，可以使用Keil的软件仿真逻辑分析仪功能观察管脚的时序波形，观察串口输出波形，并分析时序状态正确与否，高低电平转换周期（LED闪烁周期）实际为多少。
（二）USB转TTL与C8T6相连
| USB转TTL | STM32F103C8T6 |
|---|---|
| GND | G |
| 3V3 | 3V3 |
| RXD | PA9 |
| TXD | PA10 |
参考STM32F103的中文教程，实际连接中boot0接跳线帽置1。
（三）HAL库实现串口通信
1.打开STM32CubeMX,新建工程，选择所需芯片
2.选择USERT1，Mode选择Asynchronous异步通信，设置波特率、数据长度、奇偶校验。
3.在Project Manager中对Project进行相应设置，填写好好工程名，选择路径，Application Structure选择basic，IDE选择MDK-ARM。
4.Code Generator中勾选生成对应的.c和.h文件方便管理，最后点击生成代码。
6.在Keil中修改main.c文件的内容，在主函数的while循环中添加以下代码：
char data[]="hello windows!\n";HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)data,15,0xffff);HAL_Delay(1000);
编辑好文件后，点击魔法棒选择生成HEX文件，然后进行编译。
7.打开mcuisp软件进行烧录，烧录步骤如下：
8.打开串口通信助手，注意波特率大小，点击打开串口，即可看到串口输出“hello windows！”。
9.波形图观察，波形图每隔一段时间电平位就会发生变化，代表烧录的程序在周期性输出，一个周期大约为1s。
（四）寄存器地址方式实现串口通信
1.在keil中新建一工程，选择STM32F103C8芯片，出现以下界面不进行选择，直接点击OK。
2.新建一个hello.s文件，内容如下：
;RCC寄存器地址映像
RCC_BASE EQU 0x40021000
RCC_CR EQU (RCC_BASE + 0x00)
RCC_CFGR EQU (RCC_BASE + 0x04)
RCC_CIR EQU (RCC_BASE + 0x08)
RCC_APB2RSTR EQU (RCC_BASE + 0x0C)
RCC_APB1RSTR EQU (RCC_BASE + 0x10)
RCC_AHBENR EQU (RCC_BASE + 0x14)
RCC_APB2ENR EQU (RCC_BASE + 0x18)
RCC_APB1ENR EQU (RCC_BASE + 0x1C)
RCC_BDCR EQU (RCC_BASE + 0x20)
RCC_CSR EQU (RCC_BASE + 0x24) ;AFIO寄存器地址映像
AFIO_BASE EQU 0x40010000
AFIO_EVCR EQU (AFIO_BASE + 0x00)
AFIO_MAPR EQU (AFIO_BASE + 0x04)
AFIO_EXTICR1 EQU (AFIO_BASE + 0x08)
AFIO_EXTICR2 EQU (AFIO_BASE + 0x0C)
AFIO_EXTICR3 EQU (AFIO_BASE + 0x10)
AFIO_EXTICR4 EQU (AFIO_BASE + 0x14) ;GPIOA寄存器地址映像
GPIOA_BASE EQU 0x40010800
GPIOA_CRL EQU (GPIOA_BASE + 0x00)
GPIOA_CRH EQU (GPIOA_BASE + 0x04)
GPIOA_IDR EQU (GPIOA_BASE + 0x08)
GPIOA_ODR EQU (GPIOA_BASE + 0x0C)
GPIOA_BSRR EQU (GPIOA_BASE + 0x10)
GPIOA_BRR EQU (GPIOA_BASE + 0x14)
GPIOA_LCKR EQU (GPIOA_BASE + 0x18) ;GPIO C口控制
GPIOC_BASE EQU 0x40011000
GPIOC_CRL EQU (GPIOC_BASE + 0x00)
GPIOC_CRH EQU (GPIOC_BASE + 0x04)
GPIOC_IDR EQU (GPIOC_BASE + 0x08)
GPIOC_ODR EQU (GPIOC_BASE + 0x0C)
GPIOC_BSRR EQU (GPIOC_BASE + 0x10)
GPIOC_BRR EQU (GPIOC_BASE + 0x14)
GPIOC_LCKR EQU (GPIOC_BASE + 0x18) ;串口1控制
USART1_BASE EQU 0x40013800
USART1_SR EQU (USART1_BASE + 0x00)
USART1_DR EQU (USART1_BASE + 0x04)
USART1_BRR EQU (USART1_BASE + 0x08)
USART1_CR1 EQU (USART1_BASE + 0x0c)
USART1_CR2 EQU (USART1_BASE + 0x10)
USART1_CR3 EQU (USART1_BASE + 0x14)
USART1_GTPR EQU (USART1_BASE + 0x18) ;NVIC寄存器地址
NVIC_BASE EQU 0xE000E000
NVIC_SETEN EQU (NVIC_BASE + 0x0010)
;SETENA寄存器阵列的起始地址
NVIC_IRQPRI EQU (NVIC_BASE + 0x0400)
;中断优先级寄存器阵列的起始地址
NVIC_VECTTBL EQU (NVIC_BASE + 0x0D08)
;向量表偏移寄存器的地址
NVIC_AIRCR EQU (NVIC_BASE + 0x0D0C)
;应用程序中断及复位控制寄存器的地址
SETENA0 EQU 0xE000E100
SETENA1 EQU 0xE000E104 ;SysTick寄存器地址
SysTick_BASE EQU 0xE000E010
SYSTICKCSR EQU (SysTick_BASE + 0x00)
SYSTICKRVR EQU (SysTick_BASE + 0x04) ;FLASH缓冲寄存器地址映像
FLASH_ACR EQU 0x40022000 ;SCB_BASE EQU (SCS_BASE + 0x0D00) MSP_TOP EQU 0x20005000
;主堆栈起始值
PSP_TOP EQU 0x20004E00
;进程堆栈起始值 BitAlias_BASE EQU 0x22000000
;位带别名区起始地址
Flag1 EQU 0x20000200
b_flas EQU (BitAlias_BASE + (0x200*32) + (0*4))
;位地址
b_05s EQU (BitAlias_BASE + (0x200*32) + (1*4))
;位地址
DlyI EQU 0x20000204
DlyJ EQU 0x20000208
DlyK EQU 0x2000020C
SysTim EQU 0x20000210 ;常数定义
Bit0 EQU 0x00000001
Bit1 EQU 0x00000002
Bit2 EQU 0x00000004
Bit3 EQU 0x00000008
Bit4 EQU 0x00000010
Bit5 EQU 0x00000020
Bit6 EQU 0x00000040
Bit7 EQU 0x00000080
Bit8 EQU 0x00000100
Bit9 EQU 0x00000200
Bit10 EQU 0x00000400
Bit11 EQU 0x00000800
Bit12 EQU 0x00001000
Bit13 EQU 0x00002000
Bit14 EQU 0x00004000
Bit15 EQU 0x00008000
Bit16 EQU 0x00010000
Bit17 EQU 0x00020000
Bit18 EQU 0x00040000
Bit19 EQU 0x00080000
Bit20 EQU 0x00100000
Bit21 EQU 0x00200000
Bit22 EQU 0x00400000
Bit23 EQU 0x00800000
Bit24 EQU 0x01000000
Bit25 EQU 0x02000000
Bit26 EQU 0x04000000
Bit27 EQU 0x08000000
Bit28 EQU 0x10000000
Bit29 EQU 0x20000000
Bit30 EQU 0x40000000
Bit31 EQU 0x80000000 ;向量表 AREA RESET, DATA, READONLY DCD MSP_TOP ;初始化主堆栈 DCD Start ;复位向量 DCD NMI_Handler ;NMI Handler DCD HardFault_Handler ;Hard Fault Handler DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD 0 DCD SysTick_Handler ;SysTick Handler SPACE 20 ;预留空间20字节
;代码段 AREA |.text|, CODE, READONLY ;主程序开始 ENTRY ;指示程序从这里开始执行
Start ;时钟系统设置 ldr r0, =RCC_CR ldr r1, [r0] orr r1, #Bit16 str r1, [r0] ;开启外部晶振使能 ;启动外部8M晶振
ClkOk ldr r1, [r0] ands r1, #Bit17 beq ClkOk ;等待外部晶振就绪 ldr r1,[r0] orr r1,#Bit17 str r1,[r0] ;FLASH缓冲器 ldr r0, =FLASH_ACR mov r1, #0x00000032 str r1, [r0] ;设置PLL锁相环倍率为7,HSE输入不分频 ldr r0, =RCC_CFGR ldr r1, [r0] orr r1, #(Bit18 :OR: Bit19 :OR: Bit20 :OR: Bit16 :OR: Bit14) orr r1, #Bit10 str r1, [r0] ;启动PLL锁相环 ldr r0, =RCC_CR ldr r1, [r0] orr r1, #Bit24 str r1, [r0]
PllOk ldr r1, [r0] ands r1, #Bit25 beq PllOk ;选择PLL时钟作为系统时钟 ldr r0, =RCC_CFGR ldr r1, [r0] orr r1, #(Bit18 :OR: Bit19 :OR: Bit20 :OR: Bit16 :OR: Bit14) orr r1, #Bit10 orr r1, #Bit1 str r1, [r0] ;其它RCC相关设置 ldr r0, =RCC_APB2ENR mov r1, #(Bit14 :OR: Bit4 :OR: Bit2) str r1, [r0] ;PA9串口0发射脚 ldr r0, =GPIOA_CRH ldr r1, [r0] orr r1, #(Bit4 :OR: Bit5) ;PA.9输出模式,最大速度50MHz orr r1, #Bit7 and r1, #~Bit6 ;10：复用功能推挽输出模式 str r1, [r0] ldr r0, =USART1_BRR mov r1, #0x271 str r1, [r0] ;配置波特率-> 115200 ldr r0, =USART1_CR1 mov r1, #0x200c str r1, [r0] ;USART模块总使能 发送与接收使能 ;71 02 00 00 2c 20 00 00 ;AFIO 参数设置 ;Systick 参数设置 ldr r0, =SYSTICKRVR ;Systick装初值 mov r1, #9000 str r1, [r0] ldr r0, =SYSTICKCSR ;设定,启动Systick mov r1, #0x03 str r1, [r0] ;切换成用户级线程序模式 ldr r0, =PSP_TOP ;初始化线程堆栈 msr psp, r0 mov r0, #3 msr control, r0 ;初始化SRAM寄存器 mov r1, #0 ldr r0, =Flag1 str r1, [r0] ldr r0, =DlyI str r1, [r0] ldr r0, =DlyJ str r1, [r0] ldr r0, =DlyK str r1, [r0] ldr r0, =SysTim str r1, [r0] ;主循环
main ldr r0, =Flag1 ldr r1, [r0] tst r1, #Bit1 ;SysTick产生0.5s,置位bit 1 beq main ;0.5s标志还没有置位 ;0.5s标志已经置位 ldr r0, =b_05s ;位带操作清零0.5s标志 mov r1, #0 str r1, [r0] mov r0, #'H' bl send_a_charmov r0, #'e' bl send_a_charmov r0, #'l' bl send_a_charmov r0, #'l' bl send_a_charmov r0, #'o' bl send_a_charmov r0, #' ' bl send_a_charmov r0, #'W' bl send_a_charmov r0, #'o' bl send_a_charmov r0, #'r' bl send_a_charmov r0, #'l' bl send_a_charmov r0, #'d' bl send_a_charmov r0, #'\n' bl send_a_charb main;子程序 串口1发送一个字符
send_a_char push {r0 - r3} ldr r2, =USART1_DR str r0, [r2]
b1 ldr r2, =USART1_SR ldr r2, [r2] tst r2, #0x40 beq b1 ;发送完成(Transmission complete)等待 pop {r0 - r3} bx lr ;异常程序
NMI_Handler bx lr HardFault_Handler bx lr SysTick_Handler ldr r0, =SysTim ldr r1, [r0] add r1, #1 str r1, [r0] cmp r1, #500 bcc TickExit mov r1, #0 str r1, [r0] ldr r0, =b_05s ;大于等于500次 清零时钟滴答计数器 设置0.5s标志位 ;位带操作置1 mov r1, #1 str r1, [r0]
TickExit bx lr ALIGN ;通过用零或空指令NOP填充,来使当前位置与一个指定的边界对齐 END
3.对文件进行调试生成HEX文件后烧录。
4.烧录串口通信实现如下，可以看出直接使用汇编语言实现串口通信是串口通信助手出现乱码。
5.观察串口输出波形如下：
二、流水灯
寄存器代码编写和HAL库代码实现过程的具体过程参考上一篇博客内容。链接如下：
https://blog.csdn.net/qq_58869016/article/details/127137840?spm=1001.2014.3001.5502
（一）器材准备
LED灯（红、黄、绿）、杜邦线若干、STM32F103C8T6、USB to TTL、面包板
。
（二）电路连接
当对应引脚的电平为低时，LED才能亮。
| STM32F103C8T6 | USB to TTL |
|---|---|
| 3V3 | 3V3 |
| A9 | RXD |
| A10 | TXD |
| GND | GND |
| STM32F103C8T6 | LED |
|---|---|
| A5 | 红LED负极 |
| B9 | 黄LED负极 |
| C14 | 绿LED负极 |
| 3.3 | 正极 |
（三）烧录
根据前一篇博客的操作，将生成的hex文件烧录到板子上。boot0置1，boot1置0。
1.将USB to TTL插到电脑接口上，打开“设备管理器”可以看到是否插入成功。（需要安装CH340驱动，否则在对应端口前有一个感叹号的提示符）
2.打开mcuisp软件进行烧录，烧录步骤如下：
点击“读器件信息”后成功截图如下所示。如果迟迟连接不上，可以从以下几方面入手：
①检查端口是否接入成功；
②检查一下TXD和RXD的连接是否正确；
③在图中Port:COM3查看端口是否选择正确；
④关闭软件，拔下USB重新进行操作；
⑤是否正确选择“DTR的低电平复位，RST高电平进BootLoader”；
⑥跳线帽是否安装正确，boot0置1，boot1置0。
点击开始变成，出现以下情况，不要着急，再点一次即可。
出现以下情况即烧录成功。
成功烧录可以看到：
HAL库实现LED流水灯
其对应引脚输出波形图如下所示，可观察的LED灯闪烁周期接近1s：
上述是烧录的运用HAL库实现的流水灯，运用寄存器实现流水灯的代码编程在上述链接（之前的博客）中有具体操作步骤，hex文件烧录步骤同上，选择正确的hex文件即可。最终结果如下所示：
寄存器实现流水灯
输出波形观察可知LED灯闪烁周期为1s：
三、总结
运用汇编语言直接实现串口通信时出现了乱码，但是使用HAL库实现时一切正常。流水灯运用C语言和HAL库实现是效果一样。对比上述操作过程两种实现方式可以看出使用HAL实现更加简单。
四、参考
mcuisp百度云盘资源：
链接：https://pan.baidu.com/s/1TuecWD0T1HTMkEpobuesFw
提取码：visk
串口调试助手：
链接：https://pan.baidu.com/s/11z3KBA8hGjRz4Ck2dfvqvw
提取码：1ex5
http://t.csdn.cn/OoAqN
http://t.csdn.cn/qHpVQ
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