【 ST NUCLEO-G071RB测评】_04_UART实验

lvxinn2006

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本次活动测评开发板ST NUCLEO-G071RB由ST意法半导体提供，感谢意法半导体对EEWorld测评的支持！
https://www.stmcu.com.cn/Product/pro_detail/cat_code/STM32G0/family/81/sub_family/261/layout/product


【实验目的】

· 掌握GPIO复用功能的配置方法

· 掌握USART中断的使用

· 理解USART串口使用的基本原理

【实验环境】

· NUCLEO-G071RB开发板

· Keil MDK-ARM（Keil uVision 5.25.2.0）

· Keil.STM32G0xx_DFP.1.0.0.pack

【实验资料】

· NUCLEO-G071RB开发板原理图

· STM32G071x8/xB Data Sheet

· STM32G071芯片用户参考手册

【实验分析】

· 查看原理图

在NUCLEO-G071RB中，最方便使用的UART串口就是UART2，直接连接到了ST_LINK的虚拟串口，原理图如下：

现就以UART2为例，一步一步实现串口的通信。

根据原理图中的PORT，可以找到TX和RX引脚所对应的GPIO引脚，TX-->PA2, RX-->PA3，如下图所示：

· 查看STM32G071芯片用户参考手册

启用GPIO时钟

与前面实验一样，使用GPIO端口之前，需要先开启时钟，这里使用了GPIOA，所以需要将RCC_IOPENR的[0]位置1，原理如下图所示：

设置GPIO引脚功能

开启GPIOA的时钟以后，设置GPIO的功能，即设置GPIOA_MODER寄存器，根据参考手册，MODER寄存器定义如下：

对应PA2和PA3引脚的位置分别位于[5:4]、[7:6]四个位中，在位段的描述说明中，可以看到00为输入模式，01为通用输出模式，10为复用功能模式，根据应用需求，我们需要把PA2和PA3作为UART的Tx和Rx来使用，所以我们需要把MODER[5:4][7:6]都配置成10，即复用功能模式（AF）

当MODER寄存器配置为AF模式时，需要使用AFRL、AFRH两个寄存器对引脚功能进行进一步设置，寄存器定义如下：

在这个寄存器中，每4个位控制一个引脚的功能，PA2引脚的功能位于[11:8]四个位中，PA3引脚的功能位于[15:12]四个位中，每4个位中0000~0111共8个组合表示引脚的8种功能，这里把对应的值用AF0~AF8来表示，每个引脚对应的值，所对应的功能也不同，下表描述的是引脚AF值所对应功能，其中PA2的AF1表示USART2_TX，PA3的AF1表示USART2_RX功能

至此，我们基本就确定了AF寄存器的配置方法，需要把[11:8]配置为0x1 (0001:AF1)，[15:12]也配置为0x1 (0001:AF1)。

这样，PA2和PA3的引脚功能就配置好了，接下来就需要配置USART外设模块了。

启用USART2时钟

USART连接在系统的APB总线，所以USART的时钟控制，在APBENR1中，如下图所示：

需要把寄存器的[17]位置位，即可开启USART2的时钟。

使能USART2模块

USART寄存器比较多，但是大多数默认参数已经满足需求，我们需要设置的寄存器并不多，首先要配置CR1寄存器，重点要设置下图所示的三个数据位：

寄存器中的[3][2]两个位用来使能Tx和Rx，[0]位用来使能USART设备，[5]位用来启用接收数据中断。

设置波特率

波特率的计算方法

计算方法详见文档。

本人根据文档，总结了一个公式，可以直接用在代码中：

        //Baudrate         = Fclk/(16*USARTDIV)

        //USARTDIV        = Fclk / Baudrate / 16

        //                                        = 16000000 / 115200 / 16

        //                                        = 8.68

        temp = SystemCoreClock * 100 / baud / 16;

        brr = ((temp / 100)<<4) | ((temp%100) * 16 / 100) + (((temp%100) * 16 / 100)%100)/50;

        USART2->BRR = brr;

串口的初始化函数实现

1. void UART2_Init(int baud)
   
2. {
   
3.         uint32_t temp;
   
4.         uint32_t brr;
   
5.         RCC->IOPENR |= (1<<0);        //Enable GPIOA
   
6.         RCC->APBENR1 |= (1<<17);        //Enable USART2
   
7.         
   
8.         GPIOA->MODER &= ~((0x3<<4) | (0x3<<6)); //PA2 PA3
   
9.         GPIOA->MODER |= (0x2<<4) | (0x2<<6); //PA2 PA3
   
10.         GPIOA->AFR[0] &= ~((0xFUL<<12) | (0xFUL<<8));        //PA2 Tx  PA3 Rx
    
11.         GPIOA->AFR[0] |= (0x1<<12) | (0x1<<8);        //PA2 Tx  PA3 Rx
    
12.         
    
13.         temp = SystemCoreClock * 100 / baud / 16;
    
14.         brr = ((temp / 100)<<4) | ((temp%100) * 16 / 100) + (((temp%100) * 16 / 100)%100)/50;
    
15.         USART2->BRR = brr;
    
16.         
    
17.         USART2->CR1 |= (1<<0)         //UE=1 USART Enable
    
18.                         | (1<<3)                                                 //TE=1 Transmitter Enable
    
19.                         | (1<<2);                                                //RE=1 Revicer Enable
    
20.                         
    
21.         USART2->CR1 |= (1<<5);        //enable RXNEIE
    
22.         NVIC_EnableIRQ(USART2_IRQn);
    
23. }

复制代码

数据的发送

数据的发送，主要使用了TDR寄存器，当往TDR寄存器写数据时，数据会通过TxD引脚发送出去，并且一旦发送完成，会把完成状态体现在ISR寄存器中，封装发送函数如下：

1. void UART2_PutChar(int data)
   
2. {
   
3.         while((USART2->ISR&(1u<<7)) == 0);        //Wait TXE=1
   
4.         USART2->TDR = data;
   
5. }

复制代码

启用USART中断

启用中断，直接使用CMSIS提供的NVIC_EnableIRQ()函数

NVIC_EnableIRQ(USART2_IRQn);

数据的接收

当RxD引脚收到数据时，数据会保存在RDR寄存器中，如果在CR1中设置了RXNE位，收到数据时会触发中断，在中断处理函数中可以处理收到的数据

1. #define UART2_RBUF_SIZE         64
   
2. volatile uint32_t UARTStatus;
   
3. volatile uint8_t  UARTTxEmpty = 1;
   
4. volatile uint8_t  UARTBuffer[UART2_RBUF_SIZE];
   
5. volatile uint32_t UARTCount = 0;
   
6. volatile uint32_t UART_op = 0;
   
7. 
   
8. void USART2_IRQHandler(void)        //中断处理函数
   
9. {
   
10.         if (USART2->ISR & (1<<5)){ //收到数据
    
11.                   UARTBuffer[UARTCount++] = USART2->RDR;
    
12.       if (UARTCount >= UART2_RBUF_SIZE)
    
13.       {
    
14.         UARTCount = 0;                /* buffer overflow */
    
15.       }        
    
16.         }
    
17. }
    
18. 
    
19. int UART2_GetChar(uint8_t *ch)
    
20. {
    
21.   if(UART_op != UARTCount)
    
22.   {
    
23.     *ch = UARTBuffer[UART_op];
    
24.         UART_op ++;
    
25.         if(UART_op >= UART2_RBUF_SIZE)
    
26.           UART_op = 0;
    
27.                 return 1;
    
28.   }
    
29.   return 0;
    
30. }

复制代码

主函数

1. int main(void)
   
2. {
   
3.         uint8_t ch;
   
4.         UART2_Init(115200);
   
5.         printf ("Welcom to EEWORLD!\n");
   
6.         printf ("Your input will be echo!\n");
   
7.         while(1){
   
8.                 if (UART2_GetChar(&ch)){
   
9.                         UART2_PutChar(ch);
   
10.                 }
    
11.         }
    
12. }

复制代码

【实验现象】

开发板复位以后会打印输出两句话，然后在发送区发送任何数据，都会反显到接收区，效果如下：

下一个实验用串口+超级终端实现一个简单的俄罗斯方块游戏。

此内容由EEWORLD论坛网友lvxinn2006原创，如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处

lising

不错，学习了！

lvxinn2006

lising 发表于 2019-1-10 18:12
不错，学习了！

互相学习，我这直接配寄存器的方法可能看起来比较笨

lising

lvxinn2006 发表于 2019-1-10 20:43
互相学习，我这直接配寄存器的方法可能看起来比较笨

使用寄存器对底层的了解能更加透彻，能学习的更扎实，代码也比较简洁。库尤其是利用CUBE个人感觉就是比较快捷方便。各有所长。

freebsder

看前面想起自己上学的时候，呵呵。加油。

lvxinn2006

freebsder 发表于 2019-1-10 22:38
看前面想起自己上学的时候，呵呵。加油。

哈哈，就是按照学校实验手册的形式写的

周小北

楼主能发下工程么，我试了不知道怎么回事发送可以成功，但是接收不到数据，不知道什么原因很尴尬