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串口通信作业

2021-10-29 12:31:38  阅读：280  来源： 互联网

标签：r0 r1 作业 EQU 通信 ldr BASE str 串口


目录

一. 了解串口协议和RS-232标准，以及RS232电平与TTL电平的区别；了解"USB/TTL转232"模块（以CH340芯片模块为例）的工作原理。

1.1串口协议和RS-232标准
串口协议：串口通信(Serial Communication)， 是指外设和计算机间，通过数据信号线 、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。
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。

RS-232：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。
（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线与地线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。
1.2RS-232电平和TTL电平

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：在这里插入图片描述
它们的具体区别：
1.电平的上限和下限定义不一样，CMOS具有更大的抗噪区域。 同是5伏供电的话，ttl一般是1.7V和3.5V的样子，CMOS一般是2.2V，2.9V的样子，不准确，仅供参考。

2.电流驱动能力不一样，ttl一般提供25毫安的驱动能力，而CMOS一般在10毫安左右。

3.需要的电流输入大小也不一样，一般ttl需要2.5毫安左右，CMOS几乎不需要电流输入。

4.很多器件都是兼容TTL和CMOS的，datasheet会有说明。如果不考虑速度和性能，一般器件可以互换。但是需要注意有时候负载效应可能引起电路工作不正常，因为有些ttl电路需要下一级的输入阻抗作为负载才能正常工作。

TTL电路和CMOS电路的逻辑电平
VOH： 逻辑电平 1 的输出电压
VOL： 逻辑电平 0 的输出电压
VIH ： 逻辑电平 1 的输入电压
VIH ： 逻辑电平 0 的输入电压
6.TTL和CMOS的逻辑电平转换
CMOS电平能驱动TTL电平
TTL电平不能驱动CMOS电平，需加上拉电阻。
1.3USB/TTL转232模块（以CH340芯片模块为例）的工作原理。
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。

二. 安装 stm32CubeMX，配合Keil，使用寄存器方式（汇编或C，不限） 或HAL库这两种方式，完成下列任务：

2.1重做上一个LED流水灯作业，即用GPIO端口完成3只LED红绿灯的周期闪烁。
（1）安装stm32CubeMX
在网上查找软件官网，直接解压安装

下载链接: STM32CubeMX.
（2）新建项目
打开软件选择file新建项目在这里插入图片描述
点击Part Number选择芯片，然后点击Start Project
在这里插入图片描述
选择System Core下的SYS，将Debug设置为Serial Wire
在这里插入图片描述
配置时钟，将RCC下的HSE设置为Crystal/Ceramic Resonator
在这里插入图片描述
点击CLOCK Configuration,在图中将PLLCLK选上
在这里插入图片描述
返回上个界面，选定GPIO，依次将右侧芯片B0、C15、A0单击设置为GPIO_Output在这里插入图片描述
点击相应的引脚，选择GPIO_Output，将三个引脚的输出默认改为High，即高电平
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在Project Manager下的Project中设置工程名称和工程路径，并选择编译软件在这里插入图片描述
在Code Generate中选择第一个，然后点击右上角Generate Code，就可以生成代码在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

选择open project,软件就会自动打开keil5，然后打开项目中的main.c文件
在这里插入图片描述
在while循环的/* USER CODE BEGIN 3 /和/ USER CODE END 3 */之间插入以下代码：

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_RESET);//PA4亮灯
	HAL_Delay(500);//延时0.5s
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_SET);//PA4熄灯
	HAL_Delay(500);//延时0.5s		
	  
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_RESET);//PB10亮灯
	HAL_Delay(500);//延时0.5s
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET);//PB10熄灯
	HAL_Delay(500);//延时0.5s
		
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_14,GPIO_PIN_RESET);//PC14亮灯
	HAL_Delay(500);//延时0.5s
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_14,GPIO_PIN_SET);//PC14熄灯
	HAL_Delay(500);//延时0.5s

编译运行程序无报错且生成相应的.hex文件在这里插入图片描述
然后像上次一样将电路连接，然后把程序烧录进去，最终结果

在这里插入图片描述

2.2完成一个STM32的USART串口通讯程序（查询方式即可，暂不要求采用中断方式），要求：
1）设置波特率为115200，1位停止位，无校验位；
2）STM32系统给上位机（win10）连续发送“hello windows！”。win10采用“串口助手”工具接收。

打开keil5建立新工程，选择芯片
在这里插入图片描述
代码：
main.s

;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_char
	
	mov    r0, #'e' 
    bl     send_a_char
	
	mov    r0, #'l' 
    bl     send_a_char
	
	mov    r0, #'l' 
    bl     send_a_char
	
	mov    r0, #'o' 
    bl     send_a_char
	
	mov    r0, #' ' 
    bl     send_a_char
	
	mov    r0, #'w' 
    bl     send_a_char
	
	mov    r0, #'o' 
    bl     send_a_char
	
	mov    r0, #'r' 
    bl     send_a_char
	
	mov    r0, #'l' 
    bl     send_a_char
	
	mov    r0, #'d' 
    bl     send_a_char
	
	mov    r0, #'\n' 
    bl     send_a_char
	
	b      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

生成.hex文件，然后编译：在这里插入图片描述
打开FlyMcu软件，导入刚生成的.hex文件，根据题目要求把波特率改为115200.
利用FlyMcu将文件下载STM32F103C8T6，使用串口调试器打开串口，注意设置波特率为115200，1位停止位，无校验位在这里插入图片描述
打开野火串口调试助手，设置如图，打开串口，成功输出Hello world在这里插入图片描述

三.在没有示波器条件下，可以使用Keil的软件仿真逻辑分析仪功能观察管脚的时序波形，更方便动态跟踪调试和定位代码故障点。 请用此功能观察第1题中3个GPIO端口的输出波形，和第2题中串口输出波形，并分析其波形反映的时序状态正确与否，高低电平转换周期（LED闪烁周期）实际为多少。

观察波形，把光标移动到逻辑分析仪显示波形的区域，上下滚动滑轮，就可以放大和缩小波形
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

这样可以直观的看出各个引脚波形的区别

标签：r0,r1,作业,EQU,通信,ldr,BASE,str,串口
来源： https://blog.csdn.net/qq_51097869/article/details/121031683

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