基于靈動微電子MM32F013x 系列的UART硬件自適應(yīng)波特率
嵌入式工程師在開發(fā)產(chǎn)品中經(jīng)常會用到MCU的片上UART和其它模塊進(jìn)行通信，為了在某些非正常的惡劣環(huán)境下能正常使用串口通信，可能需要對UART通信波特率進(jìn)行自適應(yīng)校準(zhǔn)，在我們之前的微課堂中講解過關(guān)于MM32通用MCU的UART串口通信方面的基礎(chǔ)知識，這里我們增加基于靈動微電子MM32F013x 系列UART硬件自適應(yīng)波特率的使用。
1、原理
UART硬件波特率自適應(yīng)檢測首個通信字節(jié)的位寬（1bit、2bit、4bit、8bit），檢測前一個邊沿和后一個邊沿之間的位長，即檢測前一個邊沿為下降沿，后一個邊沿為上升沿或前一個邊沿為下降沿，后一個邊沿為下降沿，可通過軟件靈活配置。
本實(shí)例以串口工具作為上位機(jī)，MM32F013x的UART1作為下位機(jī)，MCU端初始化為非標(biāo)準(zhǔn)波特率9200，使能空閑中斷及其他狀態(tài)標(biāo)志位，上位機(jī)切換不同的波特率，由于上位機(jī)和MCU端的波特率不同，可能出現(xiàn)通信失敗的情況，啟動UART硬件波特率自適應(yīng)功能，即檢測上位機(jī)發(fā)的首個字節(jié)位寬來識別上位機(jī)的波特率，MCU端通過硬件波特率自適應(yīng)切換到對應(yīng)的波特率，與上位機(jī)維持后續(xù)正常的通信。
如下圖所示，以首字節(jié)0XF8為例，首字節(jié)位寬為4bit的原理說明：
2、程序配置
2.1 初始化MM32F013x UART1串口
從官網(wǎng)下載MM32F013x例程，這里我們在MM32F0133C7P的樣例程序中添加注釋并對代碼修改。
#include "bsp_UART.h" #include "led.h" /******************************************************************************* * 函數(shù)名稱：void bsp_UART1_Init(u32 baudrate) * 函數(shù)功能：初始化UART1 PA9/PA10分別作為UART1的TX/RX * 輸入?yún)?shù)：無 * 返回?cái)?shù)值：無 ******************************************************************************/ void bsp_UART1_Init(u32 baudrate) { //GPIO初始化結(jié)構(gòu)體 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //UART初始化結(jié)構(gòu)體 UART_InitTypeDef UART_InitStructure; //NVIC初始化結(jié)構(gòu)體 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //使能UART1時鐘 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_UART1, ENABLE); //使能GPIOA時鐘 RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE); //開啟GPIOA PA9復(fù)用于UART1_TX功能 GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_1); //開啟GPIOA PA10復(fù)用于UART1_RX功能 GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_1); //UART1_TX GPIOA.9 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //配置GPIOA.9 速度為高速50MHz GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //配置GPIOA.9為復(fù)用推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //根據(jù)GPIO結(jié)構(gòu)體初始化UART1_TX GPIOA.9 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //UART1_RX GPIOA.10 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //配置UART1_RX GPIOA.10為上拉輸入 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //根據(jù)GPIO結(jié)構(gòu)體初始化UART1_RX GPIOA.10 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //串口波特率 UART_InitStructure.UART_BaudRate = baudrate; //字長為8位數(shù)據(jù)格式 UART_InitStructure.UART_WordLength = UART_WordLength_8b; //一位停止位 UART_InitStructure.UART_StopBits = UART_StopBits_1; //無奇偶校驗(yàn)位 UART_InitStructure.UART_Parity = UART_Parity_No; //無硬件數(shù)據(jù)流控 UART_InitStructure.UART_HardwareFlowControl = UART_HardwareFlowControl_None; //允許收發(fā)模式 UART_InitStructure.UART_Mode = UART_Mode_Rx | UART_Mode_Tx; //根據(jù)UART結(jié)構(gòu)體初始化串口UART1 UART_Init(UART1, &UART_InitStructure); //硬件自動波特率檢測第1個字節(jié)位的位寬前一個邊沿為下降沿，后一個邊沿為上升沿 //___ _______ // |_ _ _ _|1 x x x x| = Binary:xxxx 1000 Fall to Rise -> 1 start bit //AutoBaudRate Mode Fall to Rise 4bit width,the first byte is 0xF8 use test UART_AutoBaudRateSet(UART1, ABRMODE_FALLING_TO_RISINGEDGE4BIT, ENABLE); //接收數(shù)據(jù)中斷、接收幀錯誤中斷、自動波特率結(jié)束中斷、自動波特率錯誤中斷、空閑中斷 UART_ITConfig(UART1, UART_IT_RXIEN | UART_ICR_RXFERRCLR | UART_ICR_ABRENDCLR |\ UART_ICR_ABRERRCLR | UART_ICR_RXIDLE | UART_IT_ERR, ENABLE); //使能UART1 UART_Cmd(UART1, ENABLE); //UART1 NVIC中斷優(yōu)先級設(shè)置 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = UART1_IRQn; //UART通道優(yōu)先級0 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 0; //IRQ通道使能 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //根據(jù)指定的參數(shù)初始化NVIC寄存器 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); }
2.2 編寫MM32F013x UART1串口中斷服務(wù)函數(shù)
繼續(xù)在bsp_UART.c文件中編寫MM32F013x UART1串口中斷服務(wù)函數(shù)如下所示。
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名稱：void UART1_IRQHandler(void)
* 函數(shù)功能：串口1 UART1中斷服務(wù)程序
* 輸入?yún)?shù)：無
* 返回?cái)?shù)值：無
*******************************************************************************/
//自動波特率幀錯誤標(biāo)志
u8 Auto_BaudRate_FraErr_Flag = 0;
void UART1_IRQHandler(void)
{
u8 Res;
//UART1接收中斷
if(UART_GetITStatus(UART1, UART_IT_RXIEN) != RESET)
{
//清UART1接收中斷標(biāo)志
UART_ClearITPendingBit(UART1,UART_IT_RXIEN);
//讀取UART1接收到的數(shù)據(jù)
Res = UART_ReceiveData(UART1);
//UART1接收數(shù)據(jù)緩存起來,最大接收UART1_REC_LEN個字節(jié)
UART1_Rx_Buf[UART1_Rx_Cnt] = Res;
//UART1作接收緩存溢出判斷,最大接收UART1_REC_LEN個字節(jié)
if(UART1_Rx_Cnt < UART1_REC_LEN-1)
{
//還有數(shù)據(jù)要接收，接收計(jì)數(shù)變量自加
UART1_Rx_Cnt++;
}
else
{
UART1_Rx_Cnt = 0;
}
}
//幀錯誤中斷標(biāo)志位
if(UART_GetITStatus(UART1, UART_IER_RXFERR) != RESET)
{
//自動波特率幀錯誤標(biāo)志置1
Auto_BaudRate_FraErr_Flag = 1;
//清幀錯誤中斷標(biāo)志位
UART_ClearITPendingBit(UART1,UART_IER_RXFERR);
}
//接收數(shù)據(jù)幀錯誤中斷
if(UART_GetITStatus(UART1, UART_ICR_RXFERRCLR) != RESET)
{
UART_ClearITPendingBit(UART1,UART_ICR_RXFERRCLR);
}
//空閑中斷硬件波特率自校準(zhǔn)
if(UART_GetITStatus(UART1, UART_ICR_RXIDLE) != RESET)
{
UART_ClearITPendingBit(UART1,UART_ICR_RXIDLE);
//自動波特率幀錯誤標(biāo)志
if(Auto_BaudRate_FraErr_Flag == 1)
{
Auto_BaudRate_FraErr_Flag = 0;
//----------------Check MM32F013x UART_AutoBaudRateHard----------
//___ _______
// |_ _ _ _|1 x x x x| = Binary:xxxx 1000 Fall to Rise -> 1 start bit
//AutoBaudRate Mode Fall to Rise 4bit width,the first byte is 0xF8 use test
UART_AutoBaudRateSet(UART1, ABRMODE_FALLING_TO_RISINGEDGE4BIT, ENABLE);
}
}
//自動波特率錯誤中斷清除位
if(UART_GetITStatus(UART1, UART_ICR_ABRERRCLR) != RESET)
{
UART_ClearITPendingBit(UART1,UART_ICR_ABRERRCLR);
}
//自動波特率結(jié)束中斷清除位
if(UART_GetITStatus(UART1, UART_ICR_ABRENDCLR) != RESET)
{
UART_ClearITPendingBit(UART1,UART_ICR_ABRENDCLR);
}
}
2.3 MM32F013x UART1串口接收函數(shù)
在bsp_UART.h文件中宏定義UART1波特率、接收字節(jié)長度，變量聲明以及UART1接收數(shù)據(jù)函數(shù)和發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)聲明。
void UART1_Recv_Task(void)
{
//收到的數(shù)據(jù)原樣返回到串口上位機(jī)
UART_SendBytes(UART1,UART1_Rx_Buf, UART1_Rx_Cnt);
}
2.4 MM32F013x UART串口發(fā)送函數(shù)
在bsp_UART.c文件中編寫MM32F013x UART1發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)，發(fā)送單字節(jié)數(shù)據(jù)和發(fā)送多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)分別如下所示：
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名稱：void UART_SendByte(UART_TypeDef* UARTx,u8 dat)
* 函數(shù)功能：UART發(fā)送單字節(jié)數(shù)據(jù)
* 輸入?yún)?shù)：UARTx:UART1/UART2；dat：待發(fā)送的數(shù)據(jù)
* 返回?cái)?shù)值：無
*******************************************************************************/
void UART_SendByte(UART_TypeDef* UARTx,u8 dat)
{
UART_SendData(UARTx, dat);
while(!UART_GetFlagStatus(UARTx, UART_FLAG_TXEPT));
}
/*******************************************************************************
* 函數(shù)名稱：void UART_SendBytes(UART_TypeDef* UARTx,u8* buf, u16 len)
* 函數(shù)功能：UART發(fā)送多字節(jié)數(shù)據(jù)
* 輸入?yún)?shù)：UARTx:UART1/UART2；buf：待發(fā)送的數(shù)據(jù)；len：待發(fā)送數(shù)據(jù)的長度
* 返回?cái)?shù)值：無
*******************************************************************************/
void UART_SendBytes(UART_TypeDef* UARTx,u8* buf, u16 len)
{
while(len--)
{
UART_SendByte(UARTx,*buf++);
}
}
3、MM32F013x UART硬件 自適應(yīng)波特率的功能演示
在main.c文件的main函數(shù)里初始化bsp_UART1_Init(9200)串口初始化函數(shù)，在while(1)大循環(huán)里調(diào)用測試UART1硬件自動波特率收發(fā)數(shù)據(jù)函數(shù)：UART1_Recv_Task()；這里以檢測UART1通信首字節(jié)為4bit寬為例，模式為前一個邊沿為下降沿，后一個邊沿為上升沿。
MCU端設(shè)置非標(biāo)準(zhǔn)波特率9200，我們通過上位機(jī)以不同的波特率發(fā)送F8進(jìn)行硬件波特率自適應(yīng)，自適應(yīng)完成后UART1就切換到對應(yīng)的波特率，MCU端收到數(shù)據(jù)后直接返回給上位機(jī)。
編輯：hfy
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