STM32下串口通信——汇编
2024-04-24 13:57:36
文章目录
- 一、串口通信的方式
- 1、串行和并行通信
- 2、同步通信和异步通信
- 3、单工、全双工和半双工通信
- 二、串口的通信协议
- 1、电平标准
- 2、 协议层
- 3、串口数据包的基本组成
- 三、STM32串口以及USB转TTL
- 1、STM32串口的介绍
- 2、USB转TTL的介绍
- 四、汇编语言实现串口通信
- 五、Debug仿真
- 总结
一、串口通信的方式
1、串行和并行通信
- 串行通信： 设备间通过一根数据信号线，按数据位形式一位一位地传输数据的通信方式，同一时刻只能传输一位数据。
- 并行通信： 使用8、16、32或者更多的数据线进行通讯的方式，同一时刻可以传输多个数据位。
对比两者的通信方式，发现并行通信方式比串行通信方式速度快多了，但是并行同行需要多根数据线进行传输，相对于串行通信需要更高的成本，而且对传输时钟同步的要求比较高，会存在许多信号干扰的问题。
2、同步通信和异步通信
- 异步通信： 不需要时钟信号进行数据同步，它们直接在数据信号中穿插一些同步用的信号位，或者把主体数据进行打包，以数据帧的格式传输数据，某些通讯中还需要双方约定数据的传输速率（波特率），以便更好地同步。
- 同步通信： 相反，同步通信收发设备双方会使用一根信号线来约束时钟，在时钟信号的驱动下进行数据的同步和传输。
3、单工、全双工和半双工通信
- 单工通信： 信息只能单方向传输的工作方式，一个固定为发送设备，另一个固定为接收设备，发送端只能发送信息不能接收信息，接收端只能接收信息不能发送信息，只需一根信号线就可以完成通信。
- 全双工通信： 在同一时刻，收发双方设备之间可以同时进行数据的收发，但这种方式要求通信双方均有发送设备和接收设备。需要两根数据线来完成通信。
- 半双工通信： 半双工通信可以实现双向的通信，但是相较于全双工而言，不能够在两个方向上同时进行，同一时刻只能在一个方向上进行信息的传输，但是它可以切换方向传输（同一时刻信息的传输方向只能有一个）。
二、串口的通信协议
1、电平标准
| 通讯标准 | 电平标准 |
|---|---|
| 5v TTL | 逻辑0：0 ~ 0.5v 逻辑1：2.4 ~ 5v |
| RS-232 | 逻辑0：+3v ~ +15v 逻辑1：-15v ~ -3v |
2、 协议层
串口通讯的数据包由发送设备通过自身的TXD接口传输到接收设备的RXD接口。在串口通讯的协议层中，规定了数据包的内容，它由启始位、主体数据、校验位以及停止位组成，通讯双方的数据包格式要约定一致才能正常收发数据。
3、串口数据包的基本组成
- 波特率： 两个通信的设备间约定好的通信速率，即是每个码元的长度。
- 起始位和停止位： 通信数据包的起始信号一般是逻辑电平 “0”,停止信号一般可以由0.5、1、1.5等数据位表示，只要通信双方约定好即可。
- 有效数据： 起始位之后就是哟啊传输的数据主体，一般约定长度为5、6、7、8位。
- 数据检验位： 紧接着有效数据位之后是一个可以选择的数据校验位。在通信传输过程中容易受外界的影响，可以在传输的时候加个校验位来解决这个问题，由奇校验、偶校验、0校验、1校验。
三、STM32串口以及USB转TTL
这里我们学习的是stm32下完成串口通信，我们就介绍一下stm32下的串口。
1、STM32串口的介绍
USART-通用同步异步收发器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，它是在 USART 基础上裁剪掉了同步通信功能（时钟同步），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。
USART 功能框图：
2、USB转TTL的介绍
我们常用的USB转串口的模块就是
CH340模块,USB转串口主要是用于设备（stm32）与PC机之间的通信。
- usb转ttl的框图：
四、汇编语言实现串口通信
1、New Prj
2、勾选如下，启动文件 “Startup”不需要勾选
3、在工程中添加汇编文件
4、添加.s文件
5、将下面代码粘贴到.s文件中
;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, #'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 ;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 END6、编译通过，且无任何错误
五、Debug仿真
1、Debug仿真设置
2、进行软件仿真
3、观察串口输出打印成功
总结
相较于用HAL库或者标准库所写的程序而言，用汇编语言写的程序代码量实在是太大，且感觉可读性极差，在实际开发过程中，应该更加倾向于使用c语言开发stm32，使用标准库或者hal库！
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