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| V1.0 | 2020-1-16 | gingko | 初次建立 |
===== STM32CubeMX教程五——UART通信实验 =====
1. 新建工程：在主界面选择File-->New Project 或者直接点击ACCEE TO MCU SELECTOR
{{ :icore3:icore3_cube_5_1.png?direct&900 |}}
2. 出现芯片型号选择，搜索自己芯片的型号，双击型号，或者点击Start Project进入配置
在搜索栏的下面，提供的各 种查找方式，可以选择芯片内核，型号，等等，可以帮助你查找芯片。本实验选取的芯片型号为：STM32F407IGTx。
{{ :icore3:icore3_cube_5_2.png?direct&900 |}}
3. 配置RCC，使用外部时钟源
{{ :icore3:icore3_cube_5_3.png?direct&900 |}}
4. 配置调试引脚
{{ :icore3:icore3_cube_5_4.png?direct&900 |}}
5. 将LED对应的3个引脚（PI5，PI6，PI7）设置为GPIO_Output
{{ :icore3:icore3_cube_5_5.png?direct&900 |}}
6. 引脚模式配置
{{ :icore3:icore3_cube_5_6.png?direct&900 |}}
7. 设置串口
{{ :icore3:icore3_cube_5_7.png?direct&900 |}}
* 在NVIC Settings 一栏使能接收中断
{{ :icore3:icore3_cube_5_8.png?direct&900 |}}
8. 时钟源设置，选择外部高速时钟源，配置为最大主频
{{ :icore3:icore3_cube_5_9.png?direct&900 |}}
9. 工程文件的设置, 这里就是工程的各种配置 我们只用到有限几个，其他的默认即可 IDE我们使用的是 MDK5
{{ :icore3:icore3_cube_5_10.png?direct&900 |}}
10. 点击Code Generator，进行进一步配置
{{ :icore3:icore3_cube_5_11.png?direct&900 |}}
* **Copy all used libraries into the project folder**
* 将HAL库的所有.C和.H都复制到所建工程中
* 优点：这样如果后续需要新增其他外设又可能不再用STM32CubeMX的时候便会很方便
* 缺点：体积大，编译时间很长
* **Copy only the necessary library files**
* 只复制所需要的.C和.H（推荐）
* 优点：体积相对小，编译时间短，并且工程可复制拷贝
* 缺点：新增外设时需要重新用STM32CubeMX导入
* **Add necessary library files as reference in the toolchain project configuration file**
* 不复制文件，直接从软件包存放位置导入.C和.H
* 优点：体积小，比较节约硬盘空间
* 缺点：复制到其他电脑上或者软件包位置改变，就需要修改相对应的路径
* 自行选择方式即可
11. 然后点击GENERATE CODE 创建工程。创建成功，打开工程。
{{ :icore3:icore3_cube_5_12.png?direct&900 |}}
===== 实验五：UART通信实验——通过命令控制LED =====
==== 一、 实验目的与意义 ====
- 了解STM32 GPIO结构
- 了解STM32 GPIO 特征
- 掌握USART的使用方法
- 掌握STM32 HAL库中USART属性的配置方法
- 掌握KEILMDK 集成开发环境使用方法
==== 二、 实验设备及平台 ====
- iCore3 双核心板[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w4024-251734887.3.5923532fXD2RIN&id=524229438677&scene=taobao_shop|点击购买]]
- JLINK（或相同功能）仿真器[[https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-251734908.13.20822b61MmPeNN&id=554869837940|点击购买]]
- Micro USB线缆
- Keil MDK 开发平台
- STM32CubeMX开发平台
- 装有WIN XP（及更高版本）系统的计算机
==== 三、 实验原理 ====
* **UART简介**
* UART,即通用同步/异步串行接收/发送器，由时钟发生器、数据发送器和接收器三大部分组成。UART是一个全双工通用同步/异步串行收发模块，该接口是一个高度灵活的串行通信设备。STM32F407IGT6具有6个UART收发器，可使用相应的代码使能后使用。
* **UART特点**
* 全双工操作(相互独立的接收数据和发送数据)。
* 同步操作时，可主机时钟同步，也可从机时钟同步。
* 支持8和9位数据位，1或2位停止位的串行数据桢结构。
* 由硬件支持的奇偶校验位发生和检验。
* 数据溢出检测。
* 帧错误检测。
* 包括错误起始位的检测噪声滤波器和数字低通滤波器。
* 三个完全独立的中断，TX发送完成、TX发送数据寄存器空、RX接收完成。
* 支持多机通信模式。
* 支持倍速异步通信模式。
* **UART时序**
{{ :icore3:icore3_arm_hal_5_1.png?direct&800 |}}
* 空闲位：高电平。
* 启动位：一个低电平。
* 字符数据：可以选择8和9位数据位。
* 奇偶校验位：根据需要选择是否进行校验。
* 停止位：一个高电平。
* 本试验使用的芯片STM32F407IGT6，使用UART为UART_4，引脚位PA0和PA1，经过串口转USB芯片CH340转换后，可通过USB接口与计算机通讯。计算机安装 CH340 驱动后，可通过串口工具来接收串口发送的数据和向串口发送给数据。用串口工具打开iCore3对应的端口，波特率设为115200，发送相应的命令，便可以控制ARM LED的亮灭情况。
* **串口命令如下表：**
|LED_RED_ON\r\n |LED红灯亮|
|LED_RED_OFF\r\n |LED红灯灭|
|LED_BLUE_ON\r\n |LED蓝灯亮|
|LED_BLUE_OFF\r\n |LED蓝灯灭|
|LED_GREEN_ON\r\n |LED绿灯亮|
|LED_GREEN_OFF\r\n |LED绿灯灭|
* 原理示意图如下图所示：
{{ :icore3:icore3_arm_hal_5_2.png?direct&500 |}}
==== 四、 实验程序 ====
== 1. 主函数 ==
int main(void)
{
int i;
char buffer[20];
HAL_Init();
SystemClock_Config(); //配置系统时钟
MX_GPIO_Init(); //初始化GPIO
MX_UART4_Init();
usart4.initialize(9600); //串口波特率设置
usart4.printf("Hello, I am iCore3!\r\n"); //串口信息输出
while (1)
{
if(usart4.receive_ok_flag){ //接收完成
usart4.receive_ok_flag = 0;
for(i = 0;i < 20;i++){
buffer[i] = tolower(usart4.receive_buffer[i]);
}
//比较接收信息
if(memcmp(buffer,"led_red_on",strlen("led_red_on")) == 0){
LED_RED_ON;
usart4.printf("ok!\r\n");
}
if(memcmp(buffer,"led_red_off",strlen("led_red_off")) == 0){
LED_RED_OFF;
usart4.printf("ok!\r\n");
}
if(memcmp(buffer,"led_green_on",strlen("led_green_on")) ==0){
LED_GREEN_ON;
usart4.printf("ok!\r\n");
}
if(memcmp(buffer,"led_green_off",strlen("led_green_off"))==0){
LED_GREEN_OFF;
usart4.printf("ok!\r\n");
}
if(memcmp(buffer,"led_blue_on",strlen("led_blue_on")) == 0){
LED_BLUE_ON;
usart4.printf("ok!\r\n");
}
if(memcmp(buffer,"led_blue_off",strlen("led_blue_off")) ==0){
LED_BLUE_OFF;
usart4.printf("ok!\r\n");
}
}
}
}
== 2. UART结构体定义 ==
UART_HandleTypeDef huart4;
* 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
typedef struct __UART_HandleTypeDef
{
USART_TypeDef *Instance; //UART寄存器基地址
UART_InitTypeDef Init; //UART通讯参数
uint8_t * pTxBuffPtr; //指向UART Tx传输缓冲区的指针
uint16_t TxXferSize; //UART Tx传输大小
__IO uint16_t TxXferCount; //UART Tx传输计数器
uint8_t * pRxBuffPtr; //指向UART Rx传输缓冲区的指针
uint16_t RxXferSize; //UART Rx传输大小
__IO uint16_t RxXferCount; //UART Rx传输计数器
DMA_HandleTypeDef * hdmatx; //UART Tx DMA句柄参数
DMA_HandleTypeDef * hdmarx; //UART Rx DMA句柄参数
HAL_LockTypeDef Lock; //锁定对象
__IO HAL_UART_StateTypeDef gState; //与全局句柄管理有关的UART状态信息并且与Tx操作有关。
__IO HAL_UART_StateTypeDef RxState; //与Rx操作有关的UART状态信息
__IO uint32_t ErrorCode; //UART错误代码
} UART_HandleTypeDef;
== 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_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 UATR的别名 如: UART_HandleTypeDef huart4;别名就是huart4
*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
* **中断接收数据：**
HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
* 功能：
* 串口中断接收，以中断方式接收指定长度数据。
* 参数：
* UART_HandleTypeDef *huart UATR的别名
* *pData 接收到的数据存放地址
* Size 接收的字节数
* 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)
== 4. 串口中断函数 ==
HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart); //串口中断处理函数
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_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart); //串口接收中断回调函数
HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart); //串口接收一半回调函数（用的较少）
HAL_UART_ErrorCallback(); //串口接收错误函数
* **串口接收中断回调函数**
HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
* 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：
* UART_HandleTypeDef *huart UATR的别名
* **串口中断处理函数** \
HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);
* 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**
HAL_UART_GetState(); //判断UART的接收是否结束，或者发送数据是否忙碌
==== 五、 实验步骤 ====
- 把仿真器与iCore3的SWD调试口相连（直接相连或者通过转接器相连）；
- 把iCore3通过Micro USB线与计算机相连，为iCore3供电；
- 打开Keil MDK 开发环境，并打开本实验工程；
- 烧写程序到iCore3上；
- 也可以进入Debug 模式，单步运行或设置断点验证程序逻辑。
==== 六、 实验现象 ====
通过串口输入命令可以控制LED的亮灭。
{{ :icore3:icore3_arm_hal_5_3.png?direct&700 |}}