[嵌入式] 分别使用寄存器地址方式和HAL库实现流水灯

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[嵌入式]分别使用寄存器地址方式和HAL库实现流水灯

文章目录

一.串口协议和RS-232标准，以及RS232电平与TTL电平的区别

串口通信协议：

串口通信指串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比特字节（byte）的串行通信慢，但是串口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标准：

RS-232（ANSI/EIA-232标准）是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。可用于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者Modem，同时也可以接工业仪器仪表。用于驱动和连线的改进，实际应用中RS-232的传输长度或者速度常常超过标准的值。RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通信。RS-232串口通信最远距离是50英尺。

DB-9针连接头：

在这里插入图片描述

从计算机串口截面图。RS-232针脚的功能：

数据：

TXD（pin 3）：串口数据输出(Transmit Data)

RXD（pin 2）：串口数据输入(Receive Data)

握手：

RTS（pin 7）：发送数据请求(Request to Send)

CTS（pin 8）：清除发送(Clear to Send)

DSR（pin 6）：数据发送就绪(Data Send Ready)

DCD（pin 1）：数据载波检测(Data Carrier Detect)

DTR（pin 4）：数据终端就绪(Data Terminal Ready)

地线：

GND（pin 5）：地线

其它：

RI（pin 9）：铃声指示

RS232电平与TTL电平的区别：

TTL电平信号之所以被广泛使用，原因是因为：通常我们采用二进制来表示数据。而且规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”。这样的数据通信及电平规定方式，被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统。这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。

rs232是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会（Electronic Industries AssociaTIon，EIA）所制定的异步传输标准接口。通常 RS-232 接口以9个引脚（DB-9）或是25个引脚（DB-25）的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为 COM1 和 COM2。RS232的电平标准为+12V为逻辑负，-12为逻辑正，TTL电平为5V为逻辑正，0为逻辑负

TTL电平标准：

输出 L：《0.8V ； H：》2.4V。

输入 L：《1.2V ； H：》2.0V

TTL器件输出低电平要小于0.8V，高电平要大于2.4V。输入，低于1.2V就认为是0，高于2.0就认为是1。于是TTL电平的输入低电平的噪声容限就只有（0.8-0）/2=0.4V，高电平的噪声容限为（5-2.4）/2=1.3V。

CMOS电平标准:

输出 L：《0.1Vcc ； H：》0.9Vcc。

输入 L：《0.3Vcc ； H：》0.7Vcc.

由于CMOS电源采用12V，则输入低于3.6V为低电平，噪声容限为1.8V，高于3.5V为高电平，噪声容限高为1.8V。比TTL有更高的噪声容限。

RS232标准：

逻辑1的电平为-3～-15V，逻辑0的电平为+3～+15V，注意电平的定义反相了一次。

TTL与CMOS电平使用起来有什么区别？

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。

5.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

? 1.TTL电路临界值：

VOHmin = 2.4V VOLmax = 0.4V

VIHmin = 2.0V VILmax = 0.8V

CMOS电路临界值（电源电压为＋5V）

VOHmin = 4.99V VOLmax = 0.01V

VIHmin = 3.5V VILmax = 1.5V

2. 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。

3. 常用逻辑芯片特点

74LS系列： TTL 输入： TTL 输出： TTL

74HC系列： CMOS 输入： CMOS 输出： CMOS

74HCT系列： CMOS 输入： TTL 输出： CMOS

CD4000系列： CMOS 输入： CMOS 输出： CMOS

图：RS232和TTL/CMOS电平反相。

在这里插入图片描述

二.CH340芯片模块的工作原理

在这里插入图片描述

三.使用GPIO端口完成3只LED红绿灯的周期闪烁。

stm32CubeMX安装参考：https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/112213196

使用寄存器地址方式完成：

https://blog.csdn.net/qq_45659777/article/details/120835273

使用Keil观察分析管脚时序波形：

在这里插入图片描述

管脚A4，B5，C14的时序波形图如上所示，周期为0.696s,同一时间内只有一个高电平可以点亮一个LED灯。

使用HAL库完成：

打开STM32CubeMX软件，新建项目，选择自己要使用的开发板，此处我使用的是STM32F103C8。

找到RCC，设置HSE为Crystal/Ceram…，在Pinout view中点击选择自己要使用的引脚（此处我选择的是A1,A3，A5三个引脚），设置为GPIO_Output，在GPIO中设置如下：

在这里插入图片描述

点击Project Manager，为该项目命名，设置Toolchain / IDE为MDK-ARM，同时注意保存路径中不要出现中文，否则容易出错。

点击右上角GENERATE CODE，自动生成代码。

在Keil中打开该项目，使用HAL库开发，相关函数为：

①延时函数（HAL_Delay）
函数原型： void HAL_Delay (__IO uint32_t Delay)
参数说明：Delay表示所要延时的时间大小，单位是毫秒
②写管脚函数（HAL_GPIO_WritePin）
函数原型：void HAL_GPIO_WritePin (GPIO_TypeDef * GPIOx, uint16_t
GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)
参数说明：
GPIOx: 管脚组（x的取值为A~G）
GPIO_Pin: 管脚编号（x的取值为0~15）
PinState: 管脚的状态（取值为GPIO_BIT_RESET表示0， GPIO_BIT_SET表示1）

在main.c文件中main函数中的while循环中添加如下代码：

//写循环执行的代码		
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,LED3_Pin, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED4_Pin, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_Delay(1000);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED2_Pin, GPIO_PIN_SET);
		HAL_Delay(1000);
		
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,LED3_Pin, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED4_Pin, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_Delay(1000);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED3_Pin, GPIO_PIN_SET);
		HAL_Delay(1000);
		
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED2_Pin, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,LED3_Pin, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED4_Pin, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_Delay(1000);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED4_Pin, GPIO_PIN_SET);
		HAL_Delay(1000);

注意代码的地址要写在用户代码区域！！！
编译，生成.hex文件，使用串口下载软件FlyMCU下载到STM32，（下载时，BOOT0置1，BOOT1置0），下载完毕后，BOOT0置0，BOOT1置1，可以观察到对应管脚的LE,循环闪烁。
效果：
https://www.bilibili.com/video/BV1iq4y157RH/

使用Keil观察分析管脚时序波形：
在这里插入图片描述
管脚A1，A3，A5的时序波形图如上所示，周期为1s,同一时间内只有一个高电平可以点亮一个LED灯。