[应用相关] 普通io口模拟串口通信

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 楼主| Zhiniaocun 发表于 2025-6-10 17:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
之前公司在做项目的时候需要用到多串口,板载串口资源不足,就在网上找相关内容,结合自己的理解做出虚拟串口。

模拟串口需要用到两个普通io引脚,一个定时器。

/**
*软件串口的实现(IO模拟串口)
* 波特率:4800   1-8-N
* TXD : PB13
* RXD : PB14
* 使用外部中断对RXD的下降沿进行触发,使用定时器4按照设定波特率进行定时数据接收。
*/

第一步,定时器初始化

void TIM4_Init(u16 arr)
{
        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); //时钟使能

        //定时器TIM4初始化
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 95; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
        TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_FLAG_Update);
        TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM4中断,允许更新中断
        TIM_Cmd(TIM4,DISABLE); //关闭定时器TIM4
        //中断优先级NVIC设置
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;  //TIM4中断
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =0;  //先占优先级1级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =1;  //从优先级1级
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC寄存器
}



第二步,io口初始化

void USART_IO_Init(u16 baudRate)
{
        u32 period;
        if(baudRate == _4800BuadRate)
                        period = _4800BuadRate;
        else if(baudRate == _9600BuadRate)
                        period = _9600BuadRate;
        else if(baudRate==_19200BuadRate)
                        period = _19200BuadRate;
        else if(baudRate == _38400BuadRate)
                        period = _38400BuadRate;
        TIM4_Int_Init(period);
        delayTime = baudRate;
        GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
        EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);         //使能PB端口时钟
        //SoftWare Serial TXD
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;                  //推挽输出
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;                 //IO口速度为50MHz
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
        GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_13);
        //SoftWare Serial RXD
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

        GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);
        EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line14;
        EXTI_InitStruct.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;
        EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling; //下降沿触发中断
        EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd=ENABLE;
        EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel= EXTI15_10_IRQn ;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =1;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}



第三步,接受中断处理

void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
        if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line14) != RESET)
        {
                if(!OI_RXD)
                {
                        if(recvStat == COM_STOP_BIT)
                        {
                                recvStat = COM_START_BIT;
                                TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
                        }
                }
                EXTI_ClearFlag(EXTI_Line14);
        }
}



第四步,定时器中断处理

void TIM4_IRQHandler(void)
{
        if(TIM_GetFlagStatus(TIM4, TIM_FLAG_Update) != RESET)
        {
                TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_FLAG_Update);
                recvStat++;
                if(recvStat == COM_STOP_BIT)
                {
                        USART_IO_rxflag=1;
                        TIM_Cmd(TIM4, DISABLE);
                        USART_IO_RXbuf[USART_IO_len_count++]= recvData;
                        return;
                }
                if(OI_RXD)
                {
                        recvData |= (1 << (recvStat - 1));
                } else
                {
                        recvData &= ~(1 << (recvStat - 1));
                }
        }
}



串口发送函数(偶校验)

void USART_IO_byte(u8 Data)
{
        u8 i = 0;
        u8 num = 0;
        OI_TXD = 0;
        delay_us(delayTime);
        for(i = 0; i < 8; i++)
        {
        if(Data&0x01){
                OI_TXD = 1;
                num++;
        }else{
                OI_TXD = 0;
        }
        delay_us(delayTime);
        Data = Data>>1;
        }
        if(num%2==0)
                {
                OI_TXD = 0;
        }else
        {
                OI_TXD = 1;
        }
        delay_us(delayTime);
        OI_TXD = 1;
        delay_us(delayTime);
}



相关变量定义

uint8_t USART_IO_len_count = 0;                /*接收缓冲区数据长度计数*/
uint8_t USART_IO_rxflag = 0;                                                /*0:standy 1:receive ok*/
uint8_t USART_IO_RXbuf[USART_IO_RX_SIZE]= {0}; //接收缓冲区
uint8_t recvStat = COM_STOP_BIT;
uint8_t recvData = 0;
uint32_t delayTime;

以下为.h文件定义

//对应波特率的1个电平持续时间
//(1/9600) = 104us
/*用在IO模拟出uart定时器4的重装载值*/
#define _4800BuadRate 208
#define _9600BuadRate 104
#define _19200BuadRate 52
#define _38400BuadRate 25

#define OI_TXD        PBout(13)
#define OI_RXD        PBin(14)



#define USART_IO_RX_SIZE 100                                /*接收缓冲区大小为200字节*/
extern u8 USART_IO_RXbuf[USART_IO_RX_SIZE];//接收缓冲区
extern u8 USART_IO_len_count;                /*接收缓冲区数据长度计数*/
extern u8 recvData;
enum {
    COM_START_BIT,
    COM_D0_BIT,
    COM_D1_BIT,
    COM_D2_BIT,
    COM_D3_BIT,
    COM_D4_BIT,
    COM_D5_BIT,
    COM_D6_BIT,
    COM_D7_BIT,
    COM_STOP_BIT,
};


以上内容就可以完成一个虚拟串口的发送与接收了
————————————————

                            版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。

原文链接:https://blog.csdn.net/qq_45234526/article/details/125321008

codingtuzi 发表于 2025-6-10 20:50 | 显示全部楼层
有点51单片机的串口的味道了
sesefadou 发表于 2025-6-15 21:12 | 显示全部楼层
在接收数据时,设置超时机制,防止无限等待。
linfelix 发表于 2025-6-16 10:36 | 显示全部楼层
接收时检查停止位是否为高电平              
lihuami 发表于 2025-6-16 12:02 | 显示全部楼层
优化串口通信的代码,减少不必要的操作和等待时间,提高通信效率。
biechedan 发表于 2025-6-16 13:34 | 显示全部楼层
实现接收和发送缓冲区,以处理数据流的不均匀性。
linfelix 发表于 2025-6-16 13:51 | 显示全部楼层
将 TX 与 RX 短接,发送数据后检查接收是否一致
zerorobert 发表于 2025-6-16 14:26 | 显示全部楼层
定时器中断服务函数需尽量简短              
10299823 发表于 2025-6-16 17:55 | 显示全部楼层
避免长距离走线,减少与其他高频信号线的并行布线。
benjaminka 发表于 2025-6-16 19:11 | 显示全部楼层
若必须使用软件串口,建议封装为独立模块,便于维护和移植。
averyleigh 发表于 2025-6-16 20:03 | 显示全部楼层
使用中断来处理接收和发送数据,以提高效率和响应速度。
uptown 发表于 2025-6-16 22:11 | 显示全部楼层
合理设置中断优先级,确保串口中断能够及时处理,避免被其他中断抢占。
macpherson 发表于 2025-6-17 10:17 | 显示全部楼层
需要注意时序精度、中断管理和兼容性等问题。
qiufengsd 发表于 2025-6-17 11:01 | 显示全部楼层
使用示波器检查信号波形,确保信号完整性和时序正确
benjaminka 发表于 2025-6-17 11:46 | 显示全部楼层
可靠性低于硬件UART              
1988020566 发表于 2025-6-18 20:27 | 显示全部楼层
配置定时器为1μs中断,通过计数器实现精确延时。
mmbs 发表于 2025-6-18 21:00 | 显示全部楼层
定时器与中断的精准配置              
kmzuaz 发表于 2025-6-18 21:42 | 显示全部楼层
若通信线较长或存在干扰,建议在接收端添加上拉电阻
tifmill 发表于 2025-6-18 22:40 | 显示全部楼层
RX 引脚添加 10kΩ 上拉电阻
wwppd 发表于 2025-6-19 21:34 | 显示全部楼层
使用RC滤波器或硬件滤波器,减少信号噪声。
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