串口协议和 stm32CubeMX实例、keil波形观测

文章目录

- 串口协议和 stm32CubeMX实例、keil波形观测
1 串口协议相关知识
- 1.1 串口通信
- 1.2 RS-232
- - 1.2.1 RS-232标准
  - 1.2.2 RS232串行接口的电气特性
- 1.3 “USB/TTL转232"模块的工作原理
- - 1.3.1 CH340
2 串口通信实例
3 STM32CubeMX实现LED闪烁
- 3.1 前期准备
- - 3.1.1 下载安装JDK
  - 3.1.2 下载安装STM32CubeMX
  - 3.1.3 下载相关软件包
- 3.2 STM32CubeMX建立工程
- 3.3 keil工程文件的生成
- 3.4 代码烧录
4 keil 示波器观测波形
5 实验总结
6 参考文献

1 串口协议相关知识

1.1 串口通信

串口通信指串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比特字节（byte）的串行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。

串口通信协议是指规定了数据包的内容，内容包含了起始位、主体数据、校验位及停止位，双方需要约定一致的数据包格式才能正常收发数据的有关规范。在串口通信中，常用的协议包括RS-232、RS-422和RS-485。

根据电平标准不同，串口通讯可分为TTL标准和RS-232标准
5V TTL 逻辑1：2.4V~5V 逻辑0：0V~0.5V

RS232 逻辑1：-15V~-3V 逻辑0：+3V~+15V

数据格式：
相应的功能如下表：

数据格式	功能
起始位	数据包的起始信号由一个逻辑0的数据位表示
有效数据	有效数据的长度一般有5/6/8/9位长
校验位（有奇校验odd、偶校验even、0校验space、1校验mark和无校验noparity）	奇校验：要求有效数据和校验位中‘1’的个数为奇数。偶校验：要求有效数据和校验位中‘1’的个数为偶数。0校验：不管数据内容是什么，校验位总为‘0’。1校验：不管数据内容是什么，校验位总为‘1’。
停止位	停止信号可由0.5、1、1.5或2个逻辑1的数据位表示。

1.2 RS-232

1.2.1 RS-232标准

RS-232（ANSI/EIA-232标准） 是IBM-PC及其兼容机上的 串行连接标准。用途十分广泛，比如连接鼠标、打印机或者调制解调器，同时也可以接工业仪器仪表。用于驱动和连线的改进，实际应用中RS-232的传输长度或者速度常常超过标准的值。 RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通信。 RS-232串口通信最远距离是50英尺。
几乎每台计算机都有一个或多个RS232串行接口，虽然最新的计算机出现了更多的USB这样的串行接口，但是RS232串行接口可以做很多USB无法进行的工作，而且RS232串行接口的开发难度以USB接口要简单得多。对于一些没有RS232串行接口的笔记本电脑，可以用USB-RS232转换线来连接RS232串口设备。

1.2.2 RS232串行接口的电气特性

数据线 TXD 和 RXD 上逻辑电平的下定义：
●逻辑1：-3V~-15V
●逻辑0：+3V~+15V

在RTS、CTS、DSR、DTR 和 DCD 等控制线上：

●信号有效（ON）：+3V~+15V
●信号无效（OFF）：-3V~-15V

由于RS232的电平定义与大部分单片机系统（各种外设都基于一个单片机系统构建）使用的TTL电平标准不相符，所以以一般单片机系统与RS232之间的连接通常都加了一个这两种电平之间的转换芯片，如常用的MAX232就属于此类电平转换芯片。

TTL电平标准

输出 L： 0.8V ； H：2.4V

输入 L： 1.2V ； H：2.0V

1.3 “USB/TTL转232"模块的工作原理

（以CH340芯片模块为例）

1.3.1 CH340

CH340是一个USB总线转接芯片，作用是实现USB转IrDA红外、USB转串口或USB转打印口。

在串口方式下，CH340常被用于提供MODEM联络信号，应用在为计算机扩展异步串口，或将普通的串口通信设备直接升级到USB总线。CH340芯片支持5V电源电压或3.3V电源电压。
工作原理的简单理解为下图：

它的实物大概长这个样子：

我们通过 RTS 和 DTR 两个输出信号来控制STM32IC的BOOT0和BOOT1两引脚来选择启动模式，（可用跳线帽实现）如下表：

BOOT0	BOOT1	功能
0	x	从用户闪存启动，这是正常的工作模式。
1	0	从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能由厂家设置。
1	1	从内置SRAM启动，这种模式可以用于调试。

2 串口通信实例

题目：
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。

打开电脑的设备管理器，可以看到USB 如下图：

在上一篇文章中，利用同样的模板，将运行的.c文件改为：

#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{                u16 t; u16 len; u16 times=0;Stm32_Clock_Init(9);  //系统时钟设置delay_init(72);         //延时初始化uart_init(72,115200);    //串口初始化为115200while(1){if(USART_RX_STA&0x8000){ len=USART_RX_STA&0x3FFF;//得到此次接收到的数据长度printf("\r\n Hello Windows! \r\n\r\n");for(t=0;t<len;t++){USART1->DR=USART_RX_BUF[t];while((USART1->SR&0X40)==0);//等待发送结束}printf("\r\n\r\n");//插入换行USART_RX_STA=0;}else{times++;if(times%200==0)printf("Hello Windows!\r\n"); delay_ms(10); }}
}

进行烧录

打开串口助手，设置波特率为115200，可以看到

3 STM32CubeMX实现LED闪烁

题目：
安装 stm32CubeMX，配合Keil，使用寄存器方式（汇编或C，不限）或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。

3.1 前期准备

3.1.1 下载安装JDK

由于STM32CubeMX是Java实现的，因此需要搭建JDK环境。
JDK官网下载链接：
JDK官网下载连接
安装过程如下：

安装路径：
安装完成！

3.1.2 下载安装STM32CubeMX

STM32CubeMX官网下载连接
安装过程如下：
点击Next

勾选两项，再点击Next：
选择安装路径：

安装完成后点击done 就完成了安装。

3.1.3 下载相关软件包

打开STM32CubeMx，点击help，manage，

下载完成，close

3.2 STM32CubeMX建立工程

选择STM32F108C8芯片
开始工程

RCC 设置
SYS 设置
使用引脚输出控制三个LED亮灭，PB5，PA1，PB0。

打开System view，将用到的GPIO口设置为高电平。

设置时钟，将默认的 8 改为72 MHz。
点击 OK。

接下来进入工程管理，更改IDE，如图所示

接着进入下一个设置码生成器，勾选只复制必要的库文件，勾选每个外设生成一对“.c/.h文件”的外围初始化。

点击GENERATE CODE ，open project，等待工程文件的打开。

3.3 keil工程文件的生成

成功打开keil 工程文件，在目录中有如下文件。

找到main.c文件，在其中的while（1）函数中插入如下代码

   HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(1000);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(1000);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);HAL_Delay(1000);

编译构建，无错误，无警告

3.4 代码烧录

找到HEX文件进行烧录，与上一篇文章相似（STM32F103系列芯片的地址和寄存器映射原理、LED轮流闪烁实现）
利用FlyMcu进行烧录，如下图，烧录成功

4 keil 示波器观测波形

题目：
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，并分析其波形反映的时序状态正确与否，高低电平转换周期（LED闪烁周期）实际为多少。

进行仿真配置（魔法棒）

开始调试

点击逻辑分析仪
找到PORTA

进行设置，Display Type改为Bit

5 实验总结

本次实验的STM32CubeMX的应用还是不是很熟悉，导致消耗很长时间，要是能找到一个教材也许会很快，例如老师的ppt。点灯的细节出错也会导致灯不亮，要在各个环节逐一检查，看看是哪里出了问题，例如本次就是在线路连接上的问题。观测波形也出现了问题，应该是代码和poat口没有设置好导致的。

6 参考文献

[1]RS-232-C串口通讯协议解析
[2]CH340USB转串口原理的简单理解

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