重庆交通大学信息科学与工程学院

《嵌入式系统基础A》课程

实验报告（2）

班级：物联网工程2002

姓名-学号：谢志聪632007060527

实验项目名称： STM32串口通信编程

实验项目性质：设计性

实验所属课程：《嵌入式系统基础A》

实验室(中心)：南岸校区语音大楼

指导教师：娄路

完成时间： 2021 年 10 月 xx 日

一、实验内容和任务

了解串口协议和RS-232标准，以及RS232电平与TTL电平的区别；了解"USB/TTL转232"模块（以CH340芯片模块为例）的工作原理。
安装 stm32CubeMX，配合Keil，分别尝试使用寄存器地址方式（汇编或C，不限）和HAL库这两种方式，完成下列任务：

(1)重做上一个LED流水灯作业，即用GPIO端口完成3只LED红绿灯的周期闪烁。

(2)完成一个STM32的USART串口通讯程序（查询方式即可，暂不要求采用中断方式），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。
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，更方便动态跟踪调试和定位代码故障点。请用此功能观察第1题中3个GPIO端口的输出波形，和第2题中串口输出波形，并分析其正确与否。

参考网址：

https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/112213196

搭建STM32开发环境------STM32CubeMX，Keil5

https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/112233696

STM32实现LED闪烁------基于HAL库

https://blog.csdn.net/ssj925319/article/details/111984002

基于 MDK 创建 STM32 汇编程序：串口输出 Hello world

https://blog.csdn.net/vic_to_ry/article/details/110451036

二、实验要求

1. 分组要求：每个学生独立完成，即1人1组。

2. 程序及报告文档要求：具有较好的可读性，如叙述准确、标注明确、截图清晰等。

3.项目代码上传github，同时把项目完整打包为zip文件，与实验报告（Markdown源码及PDF文件）、作业博客地址一起提交到学习通。

三. 实验过程介绍（此处可以填博客内容）

一.何为串口通信协议

       串口通信指两个或两个以上的设备使用串口按位（bit）发送和接收字节。可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。 串口通信协议就是串口通讯时共同遵循的协议。 协议的内容是每一个bit 所代表的意义。 常用的串口通信协议 有以下几种

1 RS-232（ANSI/EIA-232标准）只支持点对点，最大距离 50英尺。最大速度为128000bit/s，距离越远速度越慢。支持全双工（发送同时也可接收）。
2 RS-422（EIA RS-422-AStandard），支持点对多一条平衡总线上连接最多10个接收器将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺（约1219米），所以在100kbps速率以内，传输距离最大。支持全双工（发送同时也可接收）。
3 RS-485（EIA-485标准）是RS-422的改进，支持多对多（2线连接），从10个增加到32个，可以用超过4000英尺的线进行串行通行。速率最大10Mbps。支持全双工（发送同时也可接收）。2线连接时是半双工状态。

二.RS-232

RS-232标准接口（又称EIA RS-232）是常用的串行通信接口标准之一，它是由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统公司、调制解调厂家及计算机终端生产厂家于1970年共同制定，其全名是“数据终端设备( DTE)和数据通信设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。

RS-232_百度百科

三.TTL电平与RS232电平的区别

什么是TTL电平、RS232电平？它们有什么区别呢？

（一）、TTL电平标准

输出 L： <0.8V ； H：>2.4V。

输入 L： <1.2V ； H：>2.0V

TTL器件输出低电平要小于0.8V，高电平要大于2.4V。输入，低于1.2V就认为是0，高于2.0就认为是1。于是TTL电平的输入低电平的噪声容限就只有(0.8-0)/2=0.4V，高电平的噪声容限为(5-2.4)/2=1.3V。

（二）、RS232标准

在TXD和RXD数据线上：
　　（1）逻辑1为-3~-15V的电压
　　（2）逻辑0为3~15V的电压
在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：
　　（1）信号有效（ON状态）为3~15V的电压
　　（2）信号无效（OFF状态）为-3~-15V的电压
这是由通信协议RS-232规定的。
RS-232：标准串口，最常用的一种串行通讯接口。有三种类型(A,B和C)，它们分别采用不同的电压来表示on和off。最被广泛使用的是RS-232C，它将mark(on)比特的电压定义为-3V到-12V之间，而将space(off)的电压定义到+3V到+12V之间。传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。

四、了解“USB/TTL转232“模块（以CH340芯片模块为例）的工作原理。

CH340 是一个USB 总线的转接芯片，实现USB 转串口、USB 转IrDA 红外或者USB 转打印口。为了增加串口通讯的远距离传输及抗干扰能力，RS-232标准使用-15V 表示逻辑 1， +15V 表示逻辑 0。常常会使用 MH340芯片对 USB/TTL与RS-232电平的信号进行转换。

STM32CubeMX简介

STM32CubeMX 是 ST 意法半导体近几年来大力推荐的STM32 芯片图形化配置工具，目的就是为了方便开发者，允许用户使用图形化向导生成C 初始化代码，可以大大减轻开发工作，时间和费用，提高开发效率。STM32CubeMX几乎覆盖了STM32 全系列芯片。
在CubeMX上，通过傻瓜化的操作便能实现相关配置，最终能够生成C语言代码，支持多种工具链，比如MDK、IAR For ARM、TrueStudio等省去了我们配置各种外设的时间，大大的节省了时间。

关于STM32CubeMX的安装教程，可参考此博客https://blog.csdn.net/as480133937/article/details/98885316

1、利用CubeMX新建工程点亮LED灯

1）前期准备
在本次实验中，使用到的STM32硬件为，STM32F103C8T6；
软件为，STM32CubeMX软件、KEIL MDK-arm软件，以及STM32F1xxHAL库

2）新建工程
搜索芯片型号–>选择芯片–>创建工程

1 在主界面选择File–>New Project 或者直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR
2 进行芯片型号选择，一般直接在左上角搜索自己的芯片型号即可。

2、界面讲解

3、配置引脚

4、时钟源配置

5、工程管理

设置完MCU后，可以进行对工程文件的配置了。
在Project处，这里就是工程的各种配置，我们只用到有限几个，其他的默认即可。
注意存储目录不可以有中文

6、编译及烧录

总结

通过使用STMCubeMX简化实验过程，因为它能生成一些代码。然后可以根据波形来判断自己的代码是否有问题，对于解决问题有很大帮助。

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