Hanker TI M4 开发板开发应用教程第三章第四节：串口通信

vvv9876

Hanker TI M4 开发板开发应用教程第三章第四节：串口通信 [复制链接]

第四章Hanker TM4C123 外设应用
4.4 TM4C123 的串口通信
4.41 原理分析：
学过51 的同学都会知道串口通信。串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议。大多数计算机包含两个基于RS232 的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB 兼容的设备也带有RS-232 口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，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。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488 定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过20 米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200 米。典型地，串口用于ASCII 码字符的传输。通信使用3 根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。

对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配：
a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit 的个数。例如300 波特表示每秒钟发送300 个bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800 波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的波特率为14400，28800 和36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，波特率除数（baud-rate divisor）是一个22 位数，它由16 位整数和6 位小数组成。波特率发生器使用这两个值组成的数字来决定位周期。通过带有小数波特率的除法器，在足够高的系统时钟速率下，UART 可以产生所有标准的波特率，而误差很小。

波特率除数公式：
BRD ＝ BRDI.BRDF ＝ SystemClock／(16×BaudRate)

其中：
BRD 是22 位的波特率除数，由16 位整数和6 位小数组成
BRDI 是BRD 的整数部分
BRDF 是BRD 的小数部分
SystemClock 是系统时钟（UART 模块的时钟直接来自SystemClock）
BaudRate 是波特率（9600，38400，115200 等）

b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8 位的，标准的值是5、7 和8 位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII 码是0～127（7 位）。扩展的ASCII 码是0～255（8 位）。如果数据使用简单的文本（标准ASCII 码），那么每个数据包使用7 位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。

c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5 和2 位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。

d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位为1，这样就有3 个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。

图1 为UART 的外设模块图，可以看出，串口模块提供uDAM 通道，并且有16*8 的接收和发送缓冲。需要了解的就是串口对应的寄存器，比如控制与状态寄存器，中断控制寄存器等。

4.42 硬件设计：
几乎任何单片机或者是ARM 都有异步串口外设，学过51 单片机的通信都知道，一般串口都有两条线：RXD 和TXD。TM4C123 有八个UART 模块。大家可能觉得串口太多了吧，觉得没有用吧。其实不然，一工程师说到他的一个项目中,MUC 用到了九个串口，在一些特殊场合，这么多串口也是需要的。

Hanker-TM4C123 开发板抛弃了传统的串口输出，加入串口转USB，因为现在大家使用的笔记本已经无串行接口端。Silicon Laboratories 公司推出的USB 接口与RS232 接口转换器CP2102 是一款高度集成的USB-UART 桥接器，提供一个使用最小化元件和PCB 空间来实现RS232 转换USB 的简便解决方案。详细资料请参考相关datasheet.选择cp2102 之前，考虑过pl2303,但pl2303 不但外围器件多，在有干扰时很容易挂起出错，特别是提供的驱动程序在挂起后使电脑当机了，只有关掉电源，重新上电开机后才能恢复工作。而且CP2102 接口线路简单，电路如图2 所示：

硬件连接：PE4----------------U5RX
PE5----------------U5TX 串口多通道了，我们选择串口5，如何要选择其他
通道请去查找参考手册：14.2 Signal Description 内对管脚对应的串口有具体描述：

4.43 软件设计：.
那么首先我们建立工程项目如下图所示：

下面介绍下几个加入文件，其中lcd_320X240_ili932x.c 文件为液晶触摸屏的驱动文件，如果不使用液晶屏的话就可以不加入，要使用的时候还必须结合图形驱动库文件一起使用。

Main 函数就是我们用户编写的代码，由于我们使用了库函数编写，所以要加入外设驱动库封装.lib 文件，这里面封装了所有的外设驱动，下面我们在下面文件夹找到

ustdilb.c 文件是标准的串口输出函数库，这个是配合TI 的库专门写的。

Uartstdio.c 文件则是提供简单的串口控制功能，配合用户使用的。这两个文件都是串
口辅助文件。
driverlib/uart.C 查找下面几个要使用的函数：
1.UARTConfigSetExpClk( )功能:
UART 配置（要求提供明确的时钟速率）
原型

1. void UARTConfigSetExpClk(unsigned long ulBase,
   
2. unsigned long ulUARTClk,
   
3. unsigned long ulBaud,
   
4. unsigned long ulConfig)

复制代码

参数
ulBase：UART 端口的基址，取值UART0_BASE、UART1_BASE 或UART2_BASE
ulUARTClk：提供给UART 模块的时钟速率，即系统时钟频率
ulBaud：期望设定的波特率
ulConfig：UART 端口的数据格式，取下列各组数值之间的“或运算”组合形式：
数据字长度

1. UART_CONFIG_WLEN_8 // 8 位数据
   
2. UART_CONFIG_WLEN_7 // 7 位数据
   
3. UART_CONFIG_WLEN_6 // 6 位数据
   
4. UART_CONFIG_WLEN_5 // 5 位数据

复制代码

停止位

1. UART_CONFIG_STOP_ONE // 1 个停止位
   
2. UART_CONFIG_STOP_TWO // 2 个停止位（可降低误码率）

复制代码

校验位

1. UART_CONFIG_PAR_NONE // 无校验
   
2. UART_CONFIG_PAR_EVEN // 偶校验
   
3. UART_CONFIG_PAR_ODD // 奇校验
   
4. UART_CONFIG_PAR_ONE // 校验位恒为1
   
5. UART_CONFIG_PAR_ZERO // 校验位恒为0

复制代码

2.UARTConfigSet( )
功能
UART 配置（自动获取时钟速率）
原型

1. #define UARTConfigSet(a, b, c) UARTConfigSetExpClk(a, SysCtlClockGet( ), b, c)

复制代码

参数
详见上个函数描述
返回
无
说明
本宏函数常用来代替函数UARTConfigSetExpClk( )，在调用之前应当先调用SysCtlClockSet( )函数设置系统时钟（不要使用误差很大的内部振荡器IOSC、
IOSC/4、INT30 等）
示例
// 配置UART0：波特率9600，8 个数据位，1 个停止位，无校验
UARTConfigSet(UART0_BASE, 9600, UART_CONFIG_WLEN_8
|UART_CONFIG_STOP_ONE |
UART_CONFIG_PAR_NONE);
// 配置UART1：波特率最大，5 个数据位，1 个停止位，无校验
UARTConfigSet(UART1_BASE,SysCtlClockGet( )/ 16,UART_CONFIG_WLEN_5
|UART_CONFIG_STOP_ONE |UART_CONFIG_PAR_NONE);

3.UARTEnable( )
功能
使能指定UART 端口的发送和接收操作
原型

1. void UARTEnable(unsigned long ulBase)

复制代码

参数
ulBase：UART 端口的基址，取值UART0_BASE、UART1_BASE 或UART2_BASE

4.UARTCharPut( )
功能
发送1 个字符到指定的UART 端口（等待）
原型

1. void UARTCharPut(unsigned long ulBase, unsigned char ucData)

复制代码

参数
ulBase：UART 端口的基址，取值UART0_BASE、UART1_BASE 或UART2_BASE
ulData：要发送的字符
返回
无（在未发送完毕前不会返回）
5.UARTCharGet( )
功能
从指定的UART 端口接收1 个字符（等待）
原型

1. long UARTCharGet(unsigned long ulBase)

复制代码

参数
ulBase：UART 端口的基址，取值UART0_BASE、UART1_BASE 或UART2_BASE
返回
读取到的字符，并自动转换为long 型（在未收到字符之前会一直等待）
6.UARTCharPutNonBlocking( )
功能
发送1 个字符到指定的UART 端口（不等待）
原型

1. tBoolean UARTCharPutNonBlocking(unsigned long ulBase, unsigned char ucData)

复制代码

参数
ulBase：UART 端口的基址，取值UART0_BASE、UART1_BASE 或UART2_BASE
ulData：要发送的字符
返回
如果发送FIFO 里有可用空间，则将数据放入发送FIFO，并立即返回true
如果发送FIFO 里没有可用空间，则立即返回false（发送失败）
对于调用库函数编写串口程序一般可以归纳为如下步骤：
1. 使能串口外设所用到的GPIO 管脚
2. 使能串口外设
3. 配置管脚的复用功能
4. 配置串口时钟，串口波特率，等待位等
完成上面四个步骤，就可以用库函数配置为一个可用串口。
通常，在调用本函数之前应当先调用UARTSpaceAvail( )确认发送FIFO 里有可用空间
现在来实现PC 一个发送一个数据,串口接收，然后返回PC 的试验。程序如下：
这里面需要详细介绍下：

1. 01. ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   
2. 02. //-----------------------------------------------------------------------------
   
3. 03. // 文件名: uart.c
   
4. 04. // 作者: 青风
   
5. 05. // ARM 内核: Cortex-M4
   
6. 06. // 使用芯片: LM4F232H5QD/TM4C
   
7. 07. // 开发环境: KEIL
   
8. 08. // 版本记录: V1.00 2011-12-26 14:30
   
9. 09. // 功能说明：
   
10. 10. //-----------------------------------------------------------------------------
    
11. 11.
    
12. 12.
    
13. 13. #include "inc/hw_types.h" //定义常用的宏
    
14. 14. #include "inc/hw_memmap.h" //定义功能存储映射
    
15. 15. #include "grlib/grlib.h" //
    
16. 16. #include "drivers/lcd_320x240_ili932x.h"
    
17. 17. #include "driverlib/sysctl.h" //
    
18. 18. #include "driverlib/gpio.h" //
    
19. 19. #include "driverlib/sysctl.h"
    
20. 20. #include "driverlib/uart.h"
    
21. 21. #include "driverlib/pin_map.h" //
    
22. 22. #include "driverlib/fpu.h" //
    
23. 23. #include "inc/hw_ints.h" //定义中断分配数
    
24. 24. #include "driverlib/interrupt.h" //
    
25. 25. #include "utils/ustdlib.h"
    
26. 26. #include "utils/uartstdio.h"
    
27. 27.
    
28. 28.
    
29. 29. //-----------------------------------------------------------------------------
    
30. 30. // 子函数功能说明： 串口功能设置
    
31. 31. //-----------------------------------------------------------------------------
    
32. 32. void
    
33. 33. InitConsole(void)
    
34. 34. {
    
35. 35. SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOE); // 使能GPIO 外设
    
36. 36. GPIOPinConfigure(GPIO_PE4_U5RX); // 配置串口接收管脚
    
37. 37. GPIOPinConfigure(GPIO_PE5_U5TX); // 配置串口发送管脚
    
38. 38. GPIOPinTypeUART(GPIO_PORTE_BASE, GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5);//把GPIO 功能复用为
    
39. 串口
    
40. 39. UARTStdioInit(5); //设置串口属性
    
41. 40. }
    
42. 41. //-----------------------------------------------------------------------------
    
43. 42. // 主函数
    
44. 43. //-----------------------------------------------------------------------------
    
45. 44. int main(void)
    
46. 45. { tContext sContext;
    
47. 46. tRectangle sRect;
    
48. 47. char cThisChar;
    
49. 48. // char cText[10];
    
50. 49. int x=10;
    
51. 50. int y=10;
    
52. 51. FPUEnable(); //FPU 使能
    
53. 52. FPULazyStackingEnable(); //使能FPU 堆栈
    
54. 53. SysCtlClockSet(SYSCTL_SYSDIV_1 | SYSCTL_USE_OSC | SYSCTL_OSC_MAIN |
    
55. 54. SYSCTL_XTAL_16MHZ); //系统时钟设置
    
56. 55. InitConsole();
    
57. 56. lcd_ili932x_init();
    
58. 57. // GLCD_Test(); //初始化LCD 驱动
    
59. 58. GrContextInit(&sContext, &g_sLcdDisplay);//初始化图形库
    
60. 59. lcd_backlight_on();
    
61. 60. lcd_ili932x_flush(&sContext);
    
62. 61. sRect.sXMin = 0;
    
63. 62. sRect.sYMin = 0;
    
64. 63. sRect.sXMax = GrContextDpyWidthGet(&sContext) - 1;
    
65. 64. sRect.sYMax = 23;
    
66. 65. GrContextForegroundSet(&sContext, ClrDarkBlue);
    
67. 66. GrRectFill(&sContext, &sRect); // 填充蓝色方块
    
68. 67. GrContextForegroundSet(&sContext, ClrWhite);
    
69. 68. GrRectDraw(&sContext, &sRect); // 加白色框框
    
70. 69. GrContextFontSet(&sContext, &g_sFontCm20);
    
71. 70. GrStringDrawCentered(&sContext, "UART", -1,
    
72. 71. GrContextDpyWidthGet(&sContext) / 2, 10, 0); // 显示串口实验标志
    
73. 72. UARTprintf("start"); // 串口显示
    
74. 73. GrContextFontSet(&sContext, &g_sFontCm20); //
    
75. 74. GrStringDraw(&sContext, "start", -1, 50, 50, 1);// TFT 显示
    
76. 75. while((x+y)<320) //
    
77. 76. { y=y+x;
    
78. 77. cThisChar = UARTCharGet(UART5_BASE); //
    
79. 78. UARTCharPut(UART5_BASE, cThisChar); //
    
80. 79. GrContextFontSet(&sContext, &g_sFontCm20);//
    
81. 80. GrStringDraw(&sContext, &cThisChar, -1, y, 80, 1); //打印信息
    
82. 81. }
    
83. 82. return(0);
    
84. 83. }
    
85. 84.

复制代码

下载成功后出现下面现象：

打开串口调制助手，设置如下：

下载成功后：串口输入一句：QFV5.taobao.com.发送后回环接收。

乁year

真是太给力了

大北极熊

一如既往的赞

gugehuge

请问有关于I2C通信方面的内容吗

Lecong

给力。。。。。

电子亮晶晶

求iic通信的教程，楼主