【嵌入式系统基础实验一】-----led流水灯及串口通信的HAL库方式和寄存器编程方式实现，输出波形检测
文章目录
- 1.实验知识点简要解析
- 1.1串口通信协议
- 1.2 RS232、485电平与TTL电平的区别
- 1.3 USB/TTL转232"模块
- 2.LED流水灯的寄存器地址 和HAL库这两种方式实现，以及输出波形图观察
- 2.1本人详细的实现流程：
- 2.2重做此实验的流程如下（简化）
- 2.2.1LED流水灯的寄存器地址方式实现
- 2.2.2LED流水灯的HAL库方式实现
- 2.3输出波形图观察
- 3.串口通讯程序的汇编和HAL库这两种方式实现，以及输出波形图观察
- 3.1串口通讯程序汇编实现
- 3.1.1新建项目
- 3.1.2编写程序
- 3.1.3烧录程序，并测试
- 3.2串口通讯程序HAL库方式实现
- 3.2.1新建项目
- 3.2.2 SYS配置
- 3.2.3 RCC配置
- 3.2.4 Clock Configuration配置
- 3.2.5 串口配置
- 3.2.6 项目保存输出配置
- 3.2.7 在生成的main.c文件里的循环里添加输出数据代码
- 3.2.7.1 函数介绍
- 3.2.8编译，烧录程序，以及测试
- 3.3输出波形图观察
- 3.3.1 点击魔法棒，Debug配置
- 3.3.2 点击方框内，开始调试，打开 logic analyzer窗口，进行波形分析
- 3.3.3 Grid设置为1s
- 3.3.4 测试窗口勾选UART #1
- 3.3.5点击 Setup 选项,输入 USART1_SR
- 3.3.6 点击run运行测试
- 4.总结
- 5.参考
1.实验知识点简要解析
1.1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。
1.2 RS232、485电平与TTL电平的区别
1 RS232、RS485、TTL是指电平标准(电信号)
2 TTL电平标准 是 低电平为0，高电平为1(对地，标准数字电路逻辑)。
3 RS232电平标准 是 正电平为0，负电平为1(对地，正负3-15V皆可，甚至可以用高阻态)。
4 RS485与RS232类似，但是采用差分信号逻辑，更适合长距离、高速传输。
1.3 USB/TTL转232"模块
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
2.LED流水灯的寄存器地址 和HAL库这两种方式实现，以及输出波形图观察
2.1本人详细的实现流程：
(41条消息) 【嵌入式系统基础第4周作业a】–STM32寄存器&HAL库方式的LED程序_weixin_52166467的博客-CSDN博客
(41条消息) 【嵌入式系统基础第4周作业b】–STM32寄存器&HAL库方式的LED程序_weixin_52166467的博客-CSDN博客
2.2重做此实验的流程如下（简化）
2.2.1LED流水灯的寄存器地址方式实现
步骤：配置时钟使能，配置端口寄存器，配置端口输出寄存器，写出完整程序，添加驱动文件，编译程序，烧录程序，测试运行
测试结果：
2.2.2LED流水灯的HAL库方式实现
步骤：新建项目，配置SYS、RCC、GPIO，项目保存设置，在生成的mian.c中添加流水灯运行代码，编译，烧录程序，运行测试
测试结果：
2.3输出波形图观察
本人详细的实现流程：(41条消息) 【嵌入式系统基础第4周作业b】–STM32寄存器&HAL库方式的LED程序_weixin_52166467的博客-CSDN博客
结果展示：
3.串口通讯程序的汇编和HAL库这两种方式实现，以及输出波形图观察
3.1串口通讯程序汇编实现
3.1.1新建项目
有别以往，在CMSIS和Device处均不要勾选
3.1.2编写程序
添加.s文件，写入如下代码
;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
代码出处参考：(41条消息) 基于 MDK 创建 STM32 汇编程序：串口输出 Hello world_只喂自己袋盐的博客-CSDN博客
3.1.3烧录程序，并测试
将生成的hex文件，通过FlyMcu进行烧录
打开串口调试助手进行测试
野火调试助手的下载以及使用教程参考：(41条消息) 【酷毙了】野火新版fireTools多功能调试助手，有Windows和Linux版本，就问你喜不喜欢。…_芯片之家的博客-CSDN博客
3.2串口通讯程序HAL库方式实现
3.2.1新建项目
3.2.2 SYS配置
3.2.3 RCC配置
3.2.4 Clock Configuration配置
3.2.5 串口配置
3.2.6 项目保存输出配置
3.2.7 在生成的main.c文件里的循环里添加输出数据代码
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"hello windows!\r\n", 16 , 0xffff);HAL_Delay(1000); //延时1s
3.2.7.1 函数介绍
串口发送/接收函数
HAL_UART_Transmit()：串口发送数据，使用超时管理机制
HAL_UART_Receive()：串口接收数据，使用超时管理机制
HAL_UART_Transmit_IT()：串口中断模式发送
HAL_UART_Receive_IT()：串口中断模式接收
HAL_UART_Transmit_DMA()：串口DMA模式发送
HAL_UART_Transmit_DMA()：串口DMA模式接收
串口发送数据：
HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
功能：串口发送指定长度的数据。如果超时没发送完成，则不再发送，返回超时标志（HAL_TIMEOUT）
参数：
*UART_HandleTypeDef huart：UART结构体（ huart1）
*pData：需要发送的数据
Size：发送的字节数
Timeout：最大发送时间，发送数据超过该时间退出发送
3.2.8编译，烧录程序，以及测试
3.3输出波形图观察
3.3.1 点击魔法棒，Debug配置
3.3.2 点击方框内，开始调试，打开 logic analyzer窗口，进行波形分析
3.3.3 Grid设置为1s
3.3.4 测试窗口勾选UART #1
3.3.5点击 Setup 选项,输入 USART1_SR
3.3.6 点击run运行测试
4.总结
本次实验首先要先对串口协议有一个完整的认知，比如要知道RS232、485电平与TTL电平的区别等，然后就是具体的串口通信程序实现部分，这部分利用hal库可以很简单方便的做出，需要知道串口发送/接收函数就可以实现了，输出波形图的检测方法通过多次的实践，已经算是完全掌握了
5.参考
(41条消息) STM32CubeMX实现串口通信_缔宇diyu的博客-CSDN博客_stm32cubemx 串口通信
(41条消息) 基于 MDK 创建 STM32 汇编程序：串口输出 Hello world_只喂自己袋盐的博客-CSDN博客
https://blog.csdn.net/QWERTYzxw/article/details/125267970?
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