STM32复习笔记(十) —— USART(DMA)发送数据
1.USART 框图 (STM32F10xxx参考手册 图248 USART框图)
USART 实际上存在两个数据寄存器 and 两个移位寄存器：
发送数据时，将数据存入数据寄存器，由移位寄存器发送出去；
接收数据时，数据通过移位寄存器接收，再送入到数据寄存器。
编程使用时，数据收发只需读写数据寄存器 USART_DR：
发送数据时，将数据写入 USART_DR 寄存器；
接收数据时，从 USART_DR 寄存器读取数据。
此处只演示 USART 异步通信，外部引脚仅需使用 Tx and Rx and 收发设备共地线
其内部存在波特率发生器，设备间通信时收发双方波特率需一致
Tx / Rx 波特率 = fck / (16 * USARTDIV)
Fck 为 USART 时钟源，USARTDIV 为时钟源分频系数 (实际时钟的提供需由时钟源先进行 USARTDIV 分频，再经过16分频，此也即为上述公式的原理)，编程使用时由波特率寄存器间接设置 USARTDIV 值
如需 USART1 设置波特率 115200，其中USART1 时钟源为 PCLK2(72MHz)
115200 = 72MHz / (16*USARTDIV) => USARTDIV = 39.0625
将 39.0625 分为整数和小数分别配置到波特率寄存器 DIV_Mantissa and DIV_Fraction 中
十进制转十六进制 (如：39.0625D = 271H)：
整数部分：除基取余，高位在前
39 / 16 = 2 … 7，即39D = 27H
小数部分：乘基取整，高位在前
0.0625 * 16 = 1，即 0.625D = 1H
USARTDIV = 39.0625，DIV_Mantissa = 0x027，DIV_Fraction = 0x1，即 USART_BRR = 0x271
USART 各中断事件被连接到同一个中断向量，设置对应的使能控制位，即可产生对应中断
2.帧数据格式 (传输时低位先行)
| 数据帧长度 (位) | 奇偶校验使能 | USART 帧 |
|---|---|---|
| 8 | 否 | 起始位-8位数据-停止位 |
| 8 | 否 | 起始位-7位数据-奇偶校验位-停止位 |
| 9 | 是 | 起始位-9位数据-停止位 |
| 9 | 是 | 起始位-8位数据-奇偶校验位-停止位 |
偶校验：数据位相加，结果为偶数校验位置0，结果为奇数校验位置1
奇校验：数据位相加，结果为奇数校验位置0，结果为偶数校验位置1
使能校验后，将自动生成并配置校验位数据
3.本例程软件设计思路
不使用中断，直接发送数据，不接收数据
于 main.c 中编写代码
#include "stm32f10x.h"
/**
* @ 简 介：USART1 全双工模式引脚配置
* @ 参 数：无
* @ 返回值：无
*/
static void USART1_GPIO_Config(void)
{
uint32_t tempreg = 0x00;
/* 开启 GPIOA 时钟，Tx/PA9 Rx/PA10 */
RCC->APB2ENR |= (uint16_t)0x04;
tempreg = GPIOA->CRH;
/* Tx/PA9 复用推挽输出，10MHz */
/* Rx/PA10 浮空输入 */
tempreg &= (uint32_t)0xFFFFF00F;
tempreg |= (uint32_t)0x00000490;
GPIOA->CRH = tempreg;
}
void USART1_Config(void)
{
/* USART1 引脚配置 */
USART1_GPIO_Config();
/* 开启 USART1 时钟 */
RCC->APB2ENR |= ((uint16_t)0x01 << 14);
/* 配置波特率 57600 */
USART1->BRR = ((uint16_t)0x04e2);
/* 配置停止位 1 */
USART1->CR2 &= ~((uint32_t)0x03 << 12);
/* 配置字长 8，校验位，收发使能 */
USART1->CR1 &= ~((uint16_t)0x01 << 12);
/* 不使用校验 */
USART1->CR1 &= ~((uint16_t)0x03 << 9);
/* 发送使能 */
USART1->CR1 |= ((uint16_t)0x01 << 3);
/* 禁止接收 */
USART1->CR1 &= ~((uint16_t)0x01 << 2);
/* 使能 USART1 模块 */
USART1->CR1 |= ((uint16_t)0x01 << 13);
}
int main(void)
{
/* USART1 配置 */
USART1_Config();
/* 调用固件库函数发送一个字节数据 */
USART_SendData(USART1,0xA5);
/* 等待发送完成 */
while(0 == (USART1->SR & (uint16_t)0x80));
while(1);
}
点击编译，如无错误可进入仿真界面
打开串口窗口
右击空白处，选择 HEX Mode (发送的数据为 0xA5)
点击运行
串口窗口接收到发送的数据，与预想结果一致
停止并退出仿真界面，修改程序为使用中断发送数据
于 main.c 中编写代码
#define USER_USART1_PRIORITY 4
const uint8_t UsartSendBuff[4] = {0x10,0x00,0x00,0x10};
/**
* @ 简 介：设置 NVIC 优先级分组为组4
* @ 参 数：无
* @ 返回值：无
*/
void NVIC_Priority_Group_Config(void)
{
/* 设置优先级分组 4 (优先级为 0 - 15) */
SCB->AIRCR = (uint32_t)0x05FA0300;
}
static void USART1_NVIC_Config(void)
{
/* USART1 作为中断源，配置优先级 USER_USART1_PRIORITY
N = 37，M = 37/4 = 9，byte offset = 37%4 = 1
IPR9 and byte offset = 1 */
NVIC->IP[37] = ((uint8_t)4 << 4);
/* 使能 USART1 中断 */
NVIC->ISER[1]|=((uint32_t)0x01 << 5);
}
/**
* @ 简 介：USART1 全双工模式引脚配置
* @ 参 数：无
* @ 返回值：无
*/
static void USART1_GPIO_Config(void)
{
uint32_t tempreg = 0x00;
/* 开启 GPIOA 时钟，Tx/PA9 Rx/PA10 */
RCC->APB2ENR |= (uint16_t)0x04;
tempreg = GPIOA->CRH;
/* Tx/PA9 复用推挽输出，10MHz */
/* Rx/PA10 浮空输入 */
tempreg &= (uint32_t)0xFFFFF00F;
tempreg |= (uint32_t)0x00000490;
GPIOA->CRH = tempreg;
}
void USART1_Config(void)
{
/* USART1 引脚配置 */
USART1_GPIO_Config();
/* 开启 USART1 时钟 */
RCC->APB2ENR |= ((uint16_t)0x01 << 14);
/* 配置波特率 57600 */
USART1->BRR = ((uint16_t)0x04e2);
/* 配置停止位 1 */
USART1->CR2 &= ~((uint32_t)0x03 << 12);
/* 配置字长 8 */
USART1->CR1 &= ~((uint16_t)0x01 << 12);
/* 不使用校验 */
USART1->CR1 &= ~((uint16_t)0x03 << 9);
/* 发送使能 */
USART1->CR1 |= ((uint16_t)0x01 << 3);
/* 禁止接收 */
USART1->CR1 &= ~((uint16_t)0x01 << 2);
/* USART1 中断配置 */
USART1_NVIC_Config();
/* 使能 USART1 模块 */
USART1->CR1 |= ((uint16_t)0x01 << 13);
}
int main(void)
{
/* 配置 NVIC 优先级分组 */
NVIC_Priority_Group_Config();
/* USART1 配置 */
USART1_Config();
/* 使能 USART1 发送中断 */
USART1->CR1 |= ((uint32_t)0x01 << 7);
while(1);
}
void USART1_IRQHandler(void)
{
static uint16_t i = 0;
/* 发送数据寄存器空 */
if(0 != (USART1->SR & (uint16_t)0x80))
{
/* 调用固件库函数发送一个字节数据 */
USART_SendData(USART1,(uint16_t)UsartSendBuff[i++]);
if(i >= sizeof(UsartSendBuff))
{
i = 0;
/* 关闭 USART1 发送中断 */
USART1->CR1 &= ~((uint32_t)0x01 << 7);
}
}
}
点击编译，如无错误进入仿真界面，点击运行
串口窗口接收到通过中断发送的数据，与预想结果一致
停止并退出仿真界面，修改程序为使用 DMA传输(MTP) 发送数据
于 main.c 中编写代码
const uint8_t UsartSendBuff[8] =
{
0x02,0x00,0x02,0x01,
0x10,0x00,0x00,0x10
};
/**
* @ 简 介：USART1 全双工模式引脚配置
* @ 参 数：无
* @ 返回值：无
*/
static void USART1_GPIO_Config(void)
{
uint32_t tempreg = 0x00;
/* 开启 GPIOA 时钟，Tx/PA9 Rx/PA10 */
RCC->APB2ENR |= (uint16_t)0x04;
tempreg = GPIOA->CRH;
/* Tx/PA9 复用推挽输出，10MHz */
/* Rx/PA10 浮空输入 */
tempreg &= (uint32_t)0xFFFFF00F;
tempreg |= (uint32_t)0x00000490;
GPIOA->CRH = tempreg;
}
void USART1_Config(void)
{
/* USART1 引脚配置 */
USART1_GPIO_Config();
/* 开启 USART1 时钟 */
RCC->APB2ENR |= ((uint16_t)0x01 << 14);
/* 配置波特率 57600 */
USART1->BRR = ((uint16_t)0x04e2);
/* 配置停止位 1 */
USART1->CR2 &= ~((uint32_t)0x03 << 12);
/* 配置字长 8 */
USART1->CR1 &= ~((uint16_t)0x01 << 12);
/* 不使用校验 */
USART1->CR1 &= ~((uint16_t)0x03 << 9);
/* 发送使能 */
USART1->CR1 |= ((uint16_t)0x01 << 3);
/* 禁止接收 */
USART1->CR1 &= ~((uint16_t)0x01 << 2);
/* 使能 USART1 模块 */
USART1->CR1 |= ((uint16_t)0x01 << 13);
}
static void USART1_DMA_Config(void)
{
/* 开启 DMA1 时钟 */
RCC->AHBENR |= ((uint16_t)0x01 << 0);
/* 清除 CCR 寄存器 */
DMA1_Channel4->CCR &= (uint32_t)0xffff8000;
/* 从存储器读 */
DMA1_Channel4->CCR |= ((uint32_t)0x01 << 4);
/* 存储器地址递增 */
DMA1_Channel4->CCR |= ((uint32_t)0x01 << 7);
/* 通道优先级中 */
DMA1_Channel4->CCR |= ((uint32_t)0x01 << 12);
/* 存储器到外设模式 */
DMA1_Channel4->CCR &= ~((uint32_t)0x01 << 14);
/* 传输数量 */
DMA1_Channel4->CNDTR = ((uint32_t)sizeof(UsartSendBuff));
/* 外设地址 */
DMA1_Channel4->CPAR = (uint32_t)(USART1_BASE + 0x04);
/* 存储器地址 */
DMA1_Channel4->CMAR = (uint32_t)UsartSendBuff;
/* 开启通道 */
DMA1_Channel4->CCR |= ((uint32_t)0x01 << 0);
}
int main(void)
{
/* USART1 配置 */
USART1_Config();
/* DMA 配置 */
USART1_DMA_Config();
/* DMA 使能发送 */
USART1->CR3 |= ((uint32_t)0x01 << 7);
while(1);
}
点击编译，如无错误进入仿真界面，点击运行
串口窗口接收到通过DMA发送的数据，与预想结果一致
4.本篇总结
共设计了三个例程：
1)串口直接发送数据
2)串口中断发送数据
3)使用 DMA 传输数据
经验证，程序运行结果均与预想一致