STM32最小核心板F103串口通信USART
文章目录
- 一、串口协议和RS-232标准，RS232电平与TTL电平的区别，"USB/TTL转232"模块的工作原理
- 1.串口协议
- 2.RS-232标准
- 3.RS232电平与TTL电平的区别
- 4."USB/TTL转232"模块的工作原理（以CH340芯片为例）
- 二、USART介绍
- **1.仪器选择**
- 2.操作连线
- 3.软件选取
- （1）安装CH34_Install_Windows_v3_4（驱动）
- （2）查看是否存在端口
- 三、寄存器方式编写hello windows！
- 1.keil创建项目
- 2.编写hello.s文件
- 3.程序烧录
- 4.串口调试
- 5.观察波形
- 四、总结
- 五、参考资料
一、串口协议和RS-232标准，RS232电平与TTL电平的区别，"USB/TTL转232"模块的工作原理
1.串口协议
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。
2.RS-232标准
介绍
RS-232-C是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准。RS（Recommended Standard）是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。
RS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制。例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。
电气特性
在TxD和RxD上：
逻辑“1”：-3V～-15V
逻辑“0”：+3～+15V
信号和管脚定义
设置
串行通信在软件设置里需要做多项设置，最常见的设置包括波特率（Baud Rate）、奇偶校验（Parity Check）和停止位（Stop Bit）。
1）波特率（Baud Rate）：
是指从一设备发到另一设备的波特率，即每秒钟多少比特bits per second (bit/s)。典型的波特率是300, 1200, 2400, 9600, 19200, 115200 等bit/s。一般通信两端设备都要设为相同的波特率，但有些设备也可以设置为自动检测波特率。
2）奇偶校验（Parity Check）：
是用来验证数据正确性的。奇偶校验一般不使用，如果使用，那么既可以做奇校验（Odd Parity）也可以做偶校验（Even Parity）。
3）停止位（Stop Bit）：
是在每个字节数据传输之后发送的，它用来帮助接收信号方硬件重同步。
3.RS232电平与TTL电平的区别
RS232电平
RS232是美国电子工业协会于1962年发布的串行通信接口标准，其中RS为英文“Recomend Standard”的缩写，中文翻译为“推荐标准”，232为标示号。该标准对串行通信的物理接口及逻辑电平都做了规定。
最简单的RS232通信由三条数据线组成，即TxD、RxD和GND。RS232采用负逻辑电平，即-15V-3V代表逻辑"1"，+3V+15V代表逻辑"0"。这里的电平，是TxD线（或者RxD线）相对于GND的电压。（关于物理接口，请参考文章：工业串口通信之掀起串口的盖头）
可见，TTL电平和RS232电平，无论是在电压范围还是在极性上（RS232是负逻辑）都有很大的不同。显然，这两种电平是不能直接相连的。
为了把单片机的TTL电平转换成RS232电平，通常我们需要一个专用的转换芯片，比如TI公司的MAX3232或者ST公司的ST3232。
下面这张图，是MAX3232的外观与引脚图：
MAX3232一端与单片机的引脚相连，另一端与RS232的串口相连，完成了TTL电平到RS232电平的转换。其原理图如下：
TTL电平
TTL电平是TTL电路输出的电平，其中“TTL”是英文“Transistor-Transistor Logic”的缩写，中文翻译为“晶体管-晶体管逻辑”，因此TTL电路就是“晶体管-晶体管逻辑电路”。
在数字电子技术中，使用晶体管（三极管）可以构成不同的逻辑电路，常见的有“TTL与非门电路”、“TTL或非门电路”、“集电极开路与非门电路”等等。下面这张图，是TTL与非门电路的电路图：
在该电路中，当输入端全是高电平（Ua=Ub=Uc=3.6V）时，T2和T5导通，T3微导通，T4截止，输出电压Uy=0.3V；
当输入端有低电平（例如：Ua=0.3V ,Ub=Uc=3.6V）时，T2和T5截止，T3和T4导通，三极管BE结导通压降为0.7v，则Uy=5V-0.7V-0.7V=3.6V。
我们看到，TTL电路的工作电压是5V，它的输出可以是高电平（3.6V）或者低电平（0.3V）。
由于电平是一个连续变化的电压范围，为了用这种模拟量的电压来表示数字量的逻辑1和逻辑0，TTL电平规定：
对于输出电路：电压大于等于（≥）2.4V为逻辑1；电压小于等于（≤）0.4V为逻辑0；
对于输入电路：电压大于等于（≥）2.0V为逻辑1；电压小于等于（≤）0.8V为逻辑0；
4."USB/TTL转232"模块的工作原理（以CH340芯片为例）
CH340G模块原理图
CH340G_VCC：模块供电点
VCC+5V：从USB取出来的5V电源
VCC+3V3：模块稳压出来的3V3电源（3.0V－3.6V）
（短路VCC+5V到CH340G_VCC：CH340G供电为5V，TTL电平为5V）
（短路VCC+3V3到CH340G_VCC：CH340G供电为3V3，TTL电平为3V3）
CH340G_TXD：串行数据输出
CH340G_RXD：串行数据输入
GND：模块接地（与目标系统地相连）
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，如下表：
当烧写程序时，我们希望BOOT0=1，BOOT1=0。当烧写完成后我们希望BOOT0=0，BOOT1=0（这个模式BOOT1可以是0可以是1，这里我们让BOOT1拉低，即整个过程BOOT1都为L接地，简化电路设计）。
这里我们只需考虑BOOT0的高低。
二、USART介绍
通用同步异步收发器(Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter)是一个串行通信设备，可以灵活地与外部设备进行全双工数据交换。有别于 USART 还有一个UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)，它是在 USART 基础上裁剪掉了同步通信功能，只有异步通信。简单区分同步和异步就是看通信时需不需要对外提供时钟输出，我们平时用的串口通信基本都是 UART。
串行通信一般是以帧格式传输数据，即是一帧一帧的传输，每帧包含有起始信号、数据信息、停止信息，可能还有校验信息。USART 就是对这些传输参数有具体规定，当然也不是只有唯一一个参数值，很多参数值都可以自定义设置，只是增强它的兼容性。
USART功能框图
1.仪器选择
- STM32核心板103F031C8T6一块
- usb转串口一块
- 导线若干，面包板一块
2.操作连线
选取接口为GND、RXD、TXD、3V3
STM32核心板选取端口
G、3.3、A9、A10
对应连接：
GND-G
3V3-3.3
RXD-A9
TXD-A10
3.软件选取
keil 5
野火多功能调试助手
CH34_Install_Windows_v3_4
mcuisp
（1）安装CH34_Install_Windows_v3_4（驱动）
（2）查看是否存在端口
将USB转串口连接到电脑上，打开设备管理器
三、寄存器方式编写hello windows！
1.keil创建项目
具体见：搭建并配置Keil嵌入式开发环境，完成一个基于STM32汇编程序的编写
1）芯片选择STM32F103C8
2）当出现下图时，直接叉掉，不做选择
在文件夹下新建hello.s文件：
2.编写hello.s文件
;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] ;IO端口设置 ldr r0, =GPIOC_CRL ldr r1, [r0] orr r1, #(Bit28 :OR: Bit29) ;PC.7输出模式,最大速度50MHz and r1, #(~Bit30 & ~Bit31) ;PC.7通用推挽输出模式 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] ;NVIC ;ldr r0, =SETENA0 ;mov r1, 0x00800000 ;str r1, [r0] ;ldr r0, =SETENA1 ;mov r1, #0x00000100 ;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] bl LedFlas 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, #'i' bl send_a_charmov r0, #'n' bl send_a_charmov r0, #'d' bl send_a_charmov r0, #'o' bl send_a_charmov r0, #'w' bl send_a_charmov r0, #'s' bl send_a_charmov r0, #'!' 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 ;子程序 led闪烁
LedFlas push {r0 - r3} ldr r0, =Flag1 ldr r1, [r0] tst r1, #Bit0 ;bit0 闪烁标志位 beq ONLED ;为0 打开led灯 ;为1 关闭led灯 ldr r0, =b_flas mov r1, #0 str r1, [r0] ;闪烁标志位置为0,下一状态为打开灯 ;PC.7输出0 ldr r0, =GPIOC_BRR ldr r1, [r0] orr r1, #Bit7 str r1, [r0] b LedEx
ONLED ;为0 打开led灯 ldr r0, =b_flas mov r1, #1 str r1, [r0] ;闪烁标志位置为1,下一状态为关闭灯 ;PC.7输出1 ldr r0, =GPIOC_BSRR ldr r1, [r0] orr r1, #Bit7 str r1, [r0]
LedEx 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编译，没有错误：
3.程序烧录
创建.hex文件：
BOOT0置1，BOOT1置0，,打开mcuisp，选择文件路径，进行烧录：
4.串口调试
BOOT0置0，BOOT1置1，打开野火多功能调试助手：
5.观察波形
设置参数：
添加要观察的引脚：
观察波形：
四、总结
通过这次实验，让我对串口通信有了初步的认识，但是汇编的代码是借鉴的别人的，还需要加强学习和实验
五、参考资料
https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/112213196
https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/112233696
https://blog.csdn.net/ssj925319/article/details/111984002
https://blog.csdn.net/vic_to_ry/article/details/110451036
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