第六十一章、CH32V103应用教程——USART-单线半双工

只看该作者 · 2021-1-26 10:41

本帖最后由 RISCVLAR 于 2021-1-26 10:41 编辑

CH32V103应用教程——USART-单线半双工

本章教程主要通过UART2和USART3进行单线半双工模式数据收发。

1、USART简介及相关函数介绍

半双工模式支持使用单个引脚（只使用TX引脚）来接收和发送，TX引脚和 RX引脚在芯片内部连接。

单线半双工模式通过设置USART控制寄存器3（USARTx_CTLR3）的HDSEL位选择。在这个模式里，下面的位必须保持清零状态：

● USARTx_CTLR2寄存器的LINEN和CLKEN位

● USARTx_CTLR3寄存器的SCEN和IREN位

USART可以配置成遵循单线半双工协议。在单线半双工模式下，TX和RX引脚在芯片内部互连。通过使用控制位”HALF DUPLEX SEL”(USARTx_CTLR3寄存器中的HDSEL位)选择半双工和全双工通信。

当HDSEL位置1时，即选择半双工通信方式，在这种方式下：

● RX不再被使用

● 当没有数据传输时，TX总是被释放。因此，它在空闲状态的或接收状态时表现为一个标准I/O口。这就意味该I/O在不被USART驱动时，必须配置成悬空输入(或开漏的输出高)。

除此以外，通信与正常USART模式类似。由软件来管理线上的冲突(例如通过使用一个中央仲裁器)。特别的是，发送从不会被硬件所阻碍。当USART控制寄存器 1（USARTx_CTLR1）的TE位被置1时，只要数据一写到数据寄存器上，发送就继续。

关于CH32V103 USART具体信息，可参考CH32V103应用手册。USART标准库函数在第三章节已介绍，在此不再赘述。

2、硬件设计

本章教程主要通过UART2和USART3进行单线半双工模式数据收发。将开发板USART2与USART3连接起来即可，具体连接方式如下：

硬件连线：PA2 —— PB10

3、软件设计

本章教程主要通过UART2和USART3进行单线半双工模式数据收发，具体程序如下：

usart.h文件

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#ifndef __USART_H

#define __USART_H



#include "ch32v10x_conf.h"



/* Global typedef */

typedef enum

{

  FAILED = 0,

  PASSED = !FAILED

} TestStatus;



void USARTx_CFG(void);

TestStatus Buffercmp(uint8_t* Buf1, uint8_t* Buf2, uint16_t BufLength);



#endif

usart.h文件主要进行相关定义和函数声明；

usart.c文件

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#include "usart.h"



/*******************************************************************************

* Function Name  : USARTx_CFG

* Description    : Initializes the USART2 & USART3 peripheral.

* Input          : None

* Return         : None

*******************************************************************************/

void USARTx_CFG(void)

{

  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

  USART_InitTypeDef USART_InitStructure;



  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2|RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);



  //因为配置为单线半双工通信，因此此处只需对USART2和USART3的TX引脚进行配置，RX引脚不再被使用

  /* USART2 TX-->A.2 */

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;                /* Only Configure TX Pin */

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);



  /* USART3 TX-->B.10 */

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;               /* Only Configure TX Pin */

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);



  USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;                 //设置串口波特率为115200

  USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;  //字长为8位数据格式

  USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;       //1个停止位

  USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;          //无奇偶校验位

  USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件流控制

  USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //发送和接收模式



  USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);                    //初始化串口

  USART_Init(USART3, &USART_InitStructure);

  USART_Cmd(USART2, ENABLE);

  USART_Cmd(USART3, ENABLE);



  //使能开启半双工通信，开启半双工模式的方式是对控制寄存器 3（R16_USARTx_CTLR3）的 HDSEL 位置位

  USART_HalfDuplexCmd(USART2, ENABLE);

  USART_HalfDuplexCmd(USART3, ENABLE);



}



/*******************************************************************************

* Function Name  : Buffercmp

* Description    : Compares two buffers

* Input          : Buf1,Buf2:buffers to be compared

*                  BufferLength: buffer's length

* Return         : PASSED: Buf1 identical to Buf2

*                  FAILED: Buf1 differs from Buf2

*******************************************************************************/

TestStatus Buffercmp(uint8_t* Buf1, uint8_t* Buf2, uint16_t BufLength)

{

  while(BufLength--)

  {

    if(*Buf1 != *Buf2)

    {

      return FAILED;

    }

    Buf1++;

    Buf2++;

  }

  return PASSED;

}

usart.c文件主要包括2个函数：USARTx_CFG函数、Buffercmp函数。USARTx_CFG函数主要进行串口初始化配置；Buffercmp函数主要进行发送数据和接收数据的比较。

main.c文件

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/********************************** (C) COPYRIGHT *******************************

* File Name          : main.c

* Author             : WCH

* Version            : V1.0.0

* Date               : 2020/04/30

* Description        : Main program body.

*******************************************************************************/



/*

*@Note

单线半双工模式，Master/Slave 模式收发例程：

Master：USART2_Tx(PA2)

Slave ：USART3_Tx(PB10)



本例程演示 UART2 和 USART3 单线半双工模式数据收发。

注：

     硬件连线：PA2 —— PB10



*/



#include "debug.h"

#include "usart.h"



/* Global define */

#define TxSize1   (size(TxBuffer1))

#define TxSize2   (size(TxBuffer2))

#define size(a)   (sizeof(a) / sizeof(*(a)))



/* Global Variable */

u8 TxBuffer1[] = "*Buffer1 Send from USART2 to USART3 using HalfDuplex Mode!";     /* Send by UART2 */

u8 TxBuffer2[] = "#Buffer2 Send from USART3 to USART2 using HalfDuplex Mode!";     /* Send by UART3 */

u8 RxBuffer1[TxSize1]={0};                                                         /* USART2 Using */

u8 RxBuffer2[TxSize2]={0};                                                         /* USART3 Using  */



u8 TxCnt1 = 0, RxCnt1 = 0;

u8 TxCnt2 = 0, RxCnt2 = 0;



TestStatus TransferStatus1 = FAILED;

TestStatus TransferStatus2 = FAILED;



/*******************************************************************************

* Function Name  : main

* Description    : Main program.

* Input          : None

* Return         : None

*******************************************************************************/

int main(void)

{

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    Delay_Init();

    USART_Printf_Init(115200);

    printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);

    printf("USART HalfDuplex TEST\r\n");



    USARTx_CFG();                                                   /* USART2 & USART3 INIT */



    while(TxCnt2<TxSize2)                                           /* USART3--->USART2 */

    {

        while(USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_TXE) == RESET) /* waiting for sending finish */

        {

        }

        USART_SendData(USART3, TxBuffer2[TxCnt2++]);         //串口3向串口2发送数据



        while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_RXNE) == RESET)

        {

        }

        RxBuffer1[RxCnt1++] = USART_ReceiveData(USART2);     //串口3接收来自串口2的数据

    }



    while(TxCnt1<TxSize1)                                           /* USART2--->USART3 */

    {

        while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TXE) == RESET) /* waiting for sending finish */

        {

        }

        USART_SendData(USART2, TxBuffer1[TxCnt1++]);         //串口2向串口3发送数据



        while(USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_RXNE) == RESET)

        {

        }

        RxBuffer2[RxCnt2++] = USART_ReceiveData(USART3);     //串口2接收来自串口3的数据

    }



    //将两个缓冲区数据进行比较验证单线半双工通信是否有误

    TransferStatus1=Buffercmp(TxBuffer1,RxBuffer2,TxSize1);

    TransferStatus2=Buffercmp(TxBuffer2,RxBuffer1,TxSize2);



    //根据比较值输出相应值，并打印输出缓冲区的值

    if(TransferStatus1&&TransferStatus2)

    {

      printf("\r\nSend Success!\r\n");

    }

    else

    {

      printf("\r\nSend Fail!\r\n");

    }

    printf("TxBuffer1---->RxBuffer2     TxBuffer2---->RxBuffer1\r\n");

    printf("TxBuffer1:%s\r\n",TxBuffer1);

    printf("RxBuffer1:%s\r\n",RxBuffer1);

    printf("TxBuffer2:%s\r\n",TxBuffer2);

    printf("RxBuffer2:%s\r\n",RxBuffer2);



    while(1)

    {

    }

}