第六十三章、CH32V103应用教程——USART-同步模式

只看该作者 · 2021-1-26 16:16

本帖最后由 RISCVLAR 于 2021-1-26 16:15 编辑

CH32V103应用教程——USART-同步模式

本章教程使用USART2作主机，SPI1作从机，进行全双工收发数据。

1、USART简介及相关函数介绍

同步模式使得系统在使用USART模块时可以输出时钟信号。在开启同步模式对外发送数据时，CK引脚会同时对外输出时钟。

开启同步模式的方式是对控制寄存器2（R16_USARTx_CTLR2）的CLKEN位置位，但同时需要关闭LIN模式、智能卡模式、红外模式和半双工模式，即保证 SCEN、HDSEL和IREN位处于复位状态，这三位在控制寄存器3（R16_USARTx_CTLR3）中。

同步模式使用的要点在于时钟的输出控制。有以下几点需要注意：

1）USART 模块同步模式只工作在主模式，即 CK 引脚只输出时钟，不接收输入；

2）只在 TX 引脚输出数据时输出时钟信号；

3）LBCL 位决定在发送最后一位数据位时是否输出时钟，CPOL 位决定时钟的极性，CPHA 决定时钟的相位，这三个位在控制寄存器2（R16_USARTx_CTLR2）中，这三个位需要在 TE 和 RE 未被使能的情况下设置，具体区别见下图。

4）接收器在同步模式下只会在输出时钟时采样，需要从设备保持一定的信号建立时间和保持时间，具体见下图。

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

本章教程使用开发板USART2作主机，SPI1作从机，全双工收发数据。具体连接方式如下：

硬件连线：PA4 —— PA5

PA2 —— PA7

PA3 —— PA6

3、软件设计

本章教程使用开发板USART2作主机，SPI1作从机，全双工收发数据，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 USART2_ReCFG(void);

void SPI1_INIT(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  : USART2_ReCFG

* Description    : ReInitializes the USART2 peripheral.

* Input          : None

* Return         : None

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

void USART2_ReCFG(void)

{

    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

    USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;



    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2 , ENABLE);



    /* USART2  Ck-->A.4   TX-->A.2   RX-->A.3 */

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 ;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);



    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);



    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);



    USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Enable;

    USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_High;           /* Clock is active High */

    USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_2Edge;          /* Data is captured on the second edge */

    USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Enable;   /* The clock pulse of the last data bit is output to the SCLK pin */

    USART_ClockInit(USART2, &USART_ClockInitStructure);



    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_Cmd(USART2, ENABLE);

}



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

* Function Name  : SPI1_INIT

* Description    : Initializes the SPI1 to be Slave Mode.

* Input          : None

* Return         : None

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

void SPI1_INIT(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;



    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);

    SPI_StructInit(&SPI_InitStructure);

    SPI_I2S_DeInit(SPI1);



    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;               /* SPI1 MISO-->PA.6 */

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;  /* SPI1 SCK-->PA.5 MOSI-->PA.7 */

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);



    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置SPI通讯方向为双线全双工方式

    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave;      //设置SPI为从机模式

    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //设置SPI通讯的数据帧大小为8位

    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;  //设置SPI的时钟极性为高电平

    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //设置SPI的时钟相位为在SCK的偶数边沿采集数据

    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;    //设置NSS引脚（即片选引脚）的使用模式为软件模式

    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_LSB;

    SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);



    SPI_Cmd(SPI1, 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;

}<span style="font-family: 宋体; font-size: large; text-indent: 24pt; background-color: rgb(255, 255, 255);"> </span>

usart.c文件主要包括三个函数：USART2_ReCFG函数、SPI1_INIT函数以及Buffercmp函数。USART2_ReCFG函数主要进行串口2初始化配置；SPI1_INIT函数主要对SPI1进行从机初始化配置；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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int main(void)

{

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    Delay_Init();

    USART_Printf_Init(115200);

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



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

    USART2_ReCFG();                                                   /* USART2 ReInitializes */

    SPI1_INIT();



    while(TxCnt1<TxSize1)                                             /* USART2--->SPI1 */

    {

        USART_SendData(USART2, TxBuffer1[TxCnt1++]);

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

        {

        }

        while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)

    {

    }

        RxBuffer2[RxCnt2++] = SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);

    }

    USART_ReceiveData(USART2);                                        /* Clear the USART2 Data Register */

    while(TxCnt2<TxSize2)                                             /* SPI1--->USART2 */

    {

        while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE)== RESET)    /* waiting for sending finish */

    {

    }

        SPI_I2S_SendData(SPI1, TxBuffer2[TxCnt2++]);

        USART_SendData(USART2, Tempdata);                               /* Send Tempdata for SCK */

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

        {

        }

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

    {

    }

        RxBuffer1[RxCnt1++] = USART_ReceiveData(USART2);

    }



    TransferStatus1=Buffercmp(TxBuffer1,RxBuffer2,TxSize1);

    TransferStatus2=Buffercmp(TxBuffer2,RxBuffer1,TxSize2);

    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)

    {

    }

}

main.c文件进行USART2以及SPI1的数据发送和接收，并将发送和接收数据打印显示。

4、下载验证

将编译好的程序下载到开发版并复位，串口打印如下：

1万 · 2021-2-22 11:59

这个模式没用过，学习学习。

只看该作者 · 2021-2-23 15:52

这个模式之前的时候，没有使用过，我需要仔细消化一下的。

只看该作者 · 2021-2-23 16:34

我想问一下，串口的几种模式，都有什么区别？一般应用在什么场合？

只看该作者 · 2021-3-2 13:40

我在仿真过程中，spi在11和10模式下接收的数据不是usart发送的数据，在00和01模式下就正常，请问可能是什么原因呢？下图为11模式通信结果

只看该作者 · 2023-4-17 23:01

USART_SendData(USART2, Tempdata); /* Send Tempdata for SCK */
这句的含义是什么意思啊，为什么要插入这句呢

第六十三章、CH32V103应用教程——USART-同步模式

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