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--- icore4t_53 [2020/03/26 18:21]
zgf [三、实验原理]
+++ icore4t_53 [2022/04/01 10:56] (当前版本)
sean
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 ^  版本  ^  日期  ^  作者  ^  修改内容  ^
 |  V1.0  |  2020-03-26  |  gingko  |  初次建立  |
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 ==== 一、 实验目的与意义 ====
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   - 了解STM32的UART结构。
   - 了解STM32的UART特征。
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   - 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机。
 ==== 三、 实验原理 ====
-=== 1.串口通讯协议简介 ===
+=== 串口通讯协议简介 ===
   * 串口通讯(Serial Communication)是一种设备间非常常用的串行通讯方式，因为它简单便捷，大部分电子设备都支持该通讯方式，电子工程师在调试设备时也经常使用该通讯方式输出调试信息。
   * 在计算机科学里，大部分复杂的问题都可以通过分层来简化。如芯片被分为内核层和片上外设；对于通讯协议，我们也以分层的方式来理解，最基本的是把它分为物理层和协议层。物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。简单来说物理层规定我们用嘴巴还是用肢体来交流，协议层则规定我们用中文还是英文来交流。
   * 下面我们分别对串口通讯协议的物理层及协议层进行讲解。
-**物理层：**
+== 1、物理层： ==
   * 串口通讯的物理层有很多标准及变种，我们主要讲解 RS-232 标准，RS-232 标准主要规定了信号的用途、通讯接口以及信号的电平标准。
   * 使用 RS-232 标准的串口设备间常见的通讯结构见下图。
 {{ :icore4t:icore4t_arm_hal_53_1.png?direct&650 |}}
   * 在上面的通讯方式中，两个通讯设备的“DB9 接口”之间通过串口信号线建立起连接，串口信号线中使用“RS-232 标准”传输数据信号。由于 RS-232 电平标准的信号不能直接被控制器直接识别，所以这些信号会经过一个“电平转换芯片”转换成控制器能识别的“TTL 校准”的电平信号，才能实现通讯。
-**电平标准：**
+  * **电平标准：**
   * 根据通讯使用的电平标准不同，串口通讯可分为 TTL 标准及 RS-232 标准。
 {{ :icore4t:icore4t_arm_hal_53_2.png?direct&400 |}}
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 {{ :icore4t:icore4t_arm_hal_53_3.png?direct&650 |}}
   * 因为控制器一般使用 TTL 电平标准，所以常常会使用 SP3232 芯片对 TTL 及 RS-232电平的信号进行互相转换。
-**RS-232介绍:**
+  * **RS-232介绍:**
   * RS-232是美国电子工业联盟制定的串行数据通信接口标准，原始编号全称是EIA-RS-232（简称RS232），它被广泛用于DCE（Data Communication Equipment ） 和 DTE（Data Terminal Equipment） 之间的连接。DCE可以理解为数据通信端，比如modem设备；DTE可以理解为数据终端，比如电脑。最早的台式电脑都会保留9针的232接口，用于串口通信，目前基本被USB接口取代。现在RS232接口常用于仪器仪表设备，PLC以及嵌入式领域当作调试口来使用。
   * RS-232规定的标准传送速率有50b/s、75b/s、110b/s、150b/s、300b/s、600b/s、1200b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s、19200b/s，可以灵活地适应不同速率的设备。对于慢速外设，可以选择较低的传送速率：反之，可以选择较高的传送速率。
   * RS-232是现在主流的串行通信接口之一。由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：
-  * **（1）**接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片。RS232接口任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。      即：逻辑“1”为-3—-15V；逻辑“0”：+3—+15V，噪声容限为2V。即要求接收器能识别高于+3V的信号作为逻辑“0”，低于-3V的信号作为逻辑“1”，TTL电平为5V为逻辑正，0为逻辑负。与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。
-  * **（2）**传输速率较低，在异步传输时，比特率为20Kbps；因此在51CPLD开发板中，综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。
+  （1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片。RS232接口任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑“1”
-  * **（3）**接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。
+       为-3—-15V；逻辑“0”：+3—+15V，噪声容限为2V。即要求接收器能识别高于+3V的信号作为逻辑“0”，低于-3V的信
-  * **（4）**传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在15米左右。
+       号作为逻辑“1”，TTL电平为5V为逻辑正，0为逻辑负。与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。
+  （2）传输速率较低，在异步传输时，比特率为20Kbps；因此在51CPLD开发板中，综合程序波特率只能采用19200，也是
+       这个原因。
+  （3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰
+       性弱。
+  （4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在15米左右。
   * 在旧式的台式计算机中一般会有 RS-232 标准的 COM 口(也称 DB9 接口)，见下图。
 {{ :icore4t:icore4t_arm_hal_53_4.png?direct&500 |}}
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 {{ :icore4t:icore4t_arm_hal_53_6.png?direct&600 |}}
-**硬件连接:**
+  * **硬件连接:**
   * 9线式连接示意图：
 {{ :icore4t:icore4t_arm_hal_53_7.jpg?direct |}}
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 {{ :icore4t:icore4t_arm_hal_53_9.jpg?direct |}}
   * 在目前的其它工业控制使用的串口通讯中，一般只使用 RXD、 TXD 以及 GND 三条信号线，直接传输数据信号,我们的iCore4T扩展底板也是采用3线连接的。3线连接中，DTE使用TXD和RXD两条数据线，无法实现硬件流控功能，在做大量数据传输应用时，建议使用5线或9线连接方式。
-**协议层：**
+== 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。串口数据包的基本组成如下图：
 {{ :icore4t:icore4t_arm_hal_53_10.png?direct |}}
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   * 本实验中主要讲解的是串口异步通讯，异步通讯中由于没有时钟信号(如前面的 DB9接口中是没有时钟信号的)，所以两个通讯设备之间需要约定好波特率，即每个码元的长度，以便对信号进行解码，上图中用虚线分开的每一格就是代表一个码元。常见的波特率为4800、 9600、 115200 等。
   * **2. 通讯的起始和停止信号**
   * 串口通讯的一个数据包从起始信号开始，直到停止信号结束。数据包的起始信号由一个逻辑 0 的数据位表示，而数据包的停止信号可由 0.5、 1、 1.5 或 2 个逻辑 1 的数据位表示，只要双方约定一致即可。
   * **3. 有效数据**
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 |LED_ON\r\n|LED灯亮|
 |LED_OFF\r\n|LED灯灭|
-  * ** 原理图：**
+  * 原理图：
 {{ :icore4t:icore4t_arm_hal_53_11.png?direct |}}
 ==== 四、 实验程序 ====
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 UART_HandleTypeDef huart1;
 </code>
-UART的名称定义，这个结构体中存放了UART所有用到的功能，后面的别名就是我们所用的UART串口的别名
+  * UART的名称定义，这个结构体中存放了UART所有用到的功能，后面的别名就是我们所用的UART串口的别名。
 <code c>
 typedef struct __UART_HandleTypeDef
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 === 3.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_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_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_Transmit_IT();串口中断模式发送
-HAL_UART_Receive_IT();串口中断模式接收
+  * 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模式发送
-HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式接收
+  * HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式接收
-串口发送数据
+  * 串口发送数据
 <code c>
 HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
 </code>
-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）。
+  * 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：
+  * 参数：
-UART_HandleTypeDef*huart UATR的别名 如: UART_HandleTypeDef huart2;别名就是huart2
+    * UART_HandleTypeDef*huart UATR的别名 如: UART_HandleTypeDef huart2;别名就是huart2
-*pData    需要发送的数据
+    * *pData    需要发送的数据
-Size     发送的字节数
+    * 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
+    * Timeout  最大发送时间，发送数据超过该时间退出发送
-中断接收数据：
+  * 中断接收数据：
 <code c>
 HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
 </code>
-功能：串口中断接收，以中断方式接收指定长度数据。
+  * 功能：串口中断接收，以中断方式接收指定长度数据。
-大致过程：设置数据存放位置，接收数据长度，然后使能串口接收中断。接收到数据时，会触发串口中断。之后，串口中断函数处理，直到接收到指定长度数据，而后关闭中断，进入中断接收回调函数，不再触发接收中断。(只触发一次中断)
+  * 大致过程：设置数据存放位置，接收数据长度，然后使能串口接收中断。接收到数据时，会触发串口中断。之后，串口中断函数处理，直到接收到指定长度数据，而后关闭中断，进入中断接收回调函数，不再触发接收中断。(只触发一次中断)
-参数：
+  * 参数：
-UART_HandleTypeDef *huart  UATR的别名
+    * UART_HandleTypeDef *huart  UATR的别名
-*pData    接收到的数据存放地址
+    * *pData    接收到的数据存放地址
-Size      接收的字节数
+    * Size      接收的字节数
 === 4.串口中断函数 ===
 <code c>
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 HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
 //串口发送中断回调函数
-HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口发送一半中断回调函数（用的较少）
+HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
+//串口发送一半中断回调函数（用的较少）
 HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
 //串口接收中断回调函数
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 //串口接收错误函数
 </code>
-串口接收中断回调函数
+  * 串口接收中断回调函数
 <code c>
 HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
 </code>
-功能：HAL库的中断进行完之后，并不会直接退出，而是会进入中断回调函数中，用户可以在其中设置代码，串口中断接收完成之后，会进入该函数，该函数为空函数，用户需自行修改。
+  * 功能：HAL库的中断进行完之后，并不会直接退出，而是会进入中断回调函数中，用户可以在其中设置代码，串口中断接收完成之后，会进入该函数，该函数为空函数，用户需自行修改。
-参数：
+  * 参数：
-UART_HandleTypeDef *huart   UATR的别名
+    * UART_HandleTypeDef *huart   UATR的别名
-串口中断处理函数
+  * 串口中断处理函数
 <code c>
 HAL_UART_GetState();
 HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);
 </code>
-功能：对接收到的数据进行判断和处理  判断是发送中断还是接收中断，然后进行数据的发送和接收，在中断服务函数中使用
+  * 功能：对接收到的数据进行判断和处理  判断是发送中断还是接收中断，然后进行数据的发送和接收，在中断服务函数中使用
-串口查询函数
+  * 串口查询函数
 <code c>
 HAL_UART_GetState();
@@ 行 313: / 行 319: @@
 ==== 六、 实验现象 ====
 通过串口输入命令可以控制LED的亮灭。
+{{ :icore4t:icore4t_arm_hal_53_12.png?direct |}}

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