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RS485通信,使用串口USART1,DMA接收

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coshi|  楼主 | 2021-9-1 09:17 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
一、USART的工作频率和波特率

看用户手册一上来就糊涂了,手册里面写的PCLK是什么?翻看手册第4章有关CMU章节。似乎这里说的PCLK就是PCLK1?手册是第一版,纰漏其实蛮多的。

在官方库函数验证了猜测,这里说的PCLK指的就是PCLK1:



en_result_t USART_SetBaudrate(M4_USART_TypeDef *USARTx,

                                    uint32_t u32Baudrate,

                                    float32_t *pf32Err)

{

    /* …… */


    /* Get USART clock frequency */

    u32UsartDiv = USART_DIV(USARTx);

    u32UsartClk = PCLK_FREQ / u32UsartDiv;


    /* …… */

}



在设置波特率的函数中找到了这么一句话u32UsartClk = PCLK_FREQ / u32UsartDiv;看起来是在计算USART的频率的,展开PCLK_FREQ这个宏得到:


#define PCLK_FREQ                                                              \

(   SystemCoreClock >> (READ_REG32_BIT(M4_CMU->SCFGR, CMU_SCFGR_PCLK1S) >> CMU_SCFGR_PCLK1S_POS))



果然,PCLK就是PCLK1



手册中没有说明USART的工作频率限制,所以理论上最高的波特率就是PCLK1 / 8(Bps)。计算公式为:

本例波特率定在19200,并不是特别高。根据公式,并考虑到过采样要求,可以把串口的工作频率调到16分频。确定下来后,开始初始化USART。


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沙发
coshi|  楼主 | 2021-9-1 09:18 | 只看该作者
二、初始化USART1

本例TX为PA09,RX为PA10,其功能20对应USART1的TX和RX:

故本例使用UASRT1:


/* UART unit definition */

#define USART_FUNCTION_CLK_GATE         (PWC_FCG3_USART1)

/* UART RX/TX Port/Pin definition */

#define USART_RX_PORT                   (GPIO_PORT_A)   /* PH13: USART1_RX */

#define USART_RX_PIN                    (GPIO_PIN_10)

#define USART_RX_GPIO_FUNC              (GPIO_FUNC_20_USART1_RX)


#define USART_TX_PORT                   (GPIO_PORT_A)   /* PH15: USART1_TX */

#define USART_TX_PIN                    (GPIO_PIN_09)

#define USART_TX_GPIO_FUNC              (GPIO_FUNC_20_USART1_TX)

    /* Enable peripheral clock */

    PWC_Fcg3PeriphClockCmd(USART_FUNCTION_CLK_GATE, Enable);

       

        /* Configure USART RX/TX pin. */

    GPIO_SetFunc(USART_RX_PORT, USART_RX_PIN, USART_RX_GPIO_FUNC, PIN_SUBFUNC_DISABLE);

    GPIO_SetFunc(USART_TX_PORT, USART_TX_PIN, USART_TX_GPIO_FUNC, PIN_SUBFUNC_DISABLE);



使能时钟,给USART1上电,配置PA9和PA10的功能为TX和RX。


/* UART unit definition */

#define USART_UNIT                      (M4_USART1)

#define USART_BAUDRATE                  (19200UL)

#define USART_DATA_BITS                 (8U)

#define USART_CHECK_BITS                (0U)

#define USART_STOP_BITS                 (1U)

#define USART_FRAME_BITS                (USART_DATA_BITS + USART_CHECK_BITS + \

                                                                                 USART_STOP_BITS + (1U))



    const stc_usart_uart_init_t stcUartInit = {

        .u32Baudrate = USART_BAUDRATE,

        .u32BitDirection = USART_LSB,

        .u32StopBit = USART_STOPBIT_1BIT,

        .u32Parity = USART_PARITY_NONE,

        .u32DataWidth = USART_DATA_LENGTH_8BIT,

        .u32ClkMode = USART_INTERNCLK_OUTPUT,

        .u32PclkDiv = USART_PCLK_DIV16,

        .u32OversamplingBits = USART_OVERSAMPLING_8BIT,

        .u32NoiseFilterState = USART_NOISE_FILTER_DISABLE,

        .u32SbDetectPolarity = USART_SB_DETECT_FALLING,

    };

       

        if (Ok != USART_UartInit(USART_UNIT, &stcUartInit))

    {

        for (;;)

        {

        }

    }



参考官方例程写的,这个代码风格跟TRM和ADC的例程不一样。


  • 波特率19200
  • 左对齐
  • 停止位1
  • 校验位无
  • 数据位8
  • 时钟模式后面说
  • 64分频
  • 8位过采样,这个不是很清楚,猜测比特率为192,000,USART工作频率为6,250,000,为其32倍,32是个8位数。

  • 不开滤波
  • 开始位检测方式为RX管脚低电平

时钟模式


当作UART使用,并使用内部时钟时,可以设置为00或者01,本例只有TX RX,没有配置CK脚,按道理可以配置成00。但是配置成00的话,CR1寄存器中的RTOF标志立不起来,串口也进不了TIMEOUT中断。例程里面用的是01。使用01后就没有这个故障,以后再找原因。


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板凳
coshi|  楼主 | 2021-9-1 09:20 | 只看该作者
三、配置TIMEOUT中断

以常用的1起始位,8数据位,0校验位,1停止位来说,UART的一帧数据是10bit,其中有效的数据位为8bit,即一帧只有一字节。为了避免每收到一个字节就通过一次中断来进行处理,造成的频繁中断问题,一般会采用DMA接收方式。STM32提供了一个idle中断,它在RX空闲的时候触发,可以用来表示应用层的一帧数据发送完毕,我们可以在这个中断中将DMA的传输目的地地址复位。HC32F4A0的USART没有IDLE中断,取而代之的是一个灵活性更强但是使用起来也相对更复杂的TIMEOUT中断。

IDLE是在监测到数据接收后(即串口的RXNE位被置位)开始检测,当总线上在一个字节对应的周期内未再有新的数据接收时,触发空闲中断IDLE位就会被被硬件置1。这个触发条件时固定,一个周期没收到新数据就会触发。而TIMEOUT中断的空闲时长则允许用户自定义。想要使用该中断,甚至还必须需要引入TMR0这个外设来协助完成。






这里不详细介绍TMR0,只列出用以配合USART1的TIMEOUT中断的配置方式。
配置USART1的TIOMEOUT中断(调用了从STM32移植过来的MISC):

/* UART unit interrupt definition */
#define USART_RXTO_INT_SRC              (INT_USART1_RTO)
#define USART_RXTO_INT_IRQn             (Int002_IRQn)

        /* Setting up USART1 interrupts*/
    stc_irq_signin_config_t stcIrqSigninCfg;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;       
       
    /* Register RX timeout IRQ handler && configure NVIC. */       
    stcIrqSigninCfg.enIRQn = USART_RXTO_INT_IRQn;
    stcIrqSigninCfg.enIntSrc = USART_RXTO_INT_SRC;
    stcIrqSigninCfg.pfnCallback = &USART_RxTimeout_IrqCallback;
    (void)INTC_IrqSignIn(&stcIrqSigninCfg);
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART_RXTO_INT_IRQn;      
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;               
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;                       
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = Enable;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    /* Enable TX && RX && RX interrupt function */
    USART_FuncCmd(USART_UNIT, (USART_RX | USART_INT_RX | USART_TX | \
                               USART_RTO | USART_INT_RTO), Enable);



配置TMR0

/* UART unit definition */
#define USART_FRAME_BITS                (USART_DATA_BITS + USART_CHECK_BITS + \
                                                                                 USART_STOP_BITS + (1U))
/* Timer0 unit & channel definition */
#define TMR0_UNIT                       (M4_TMR0_1)
#define TMR0_CH                         (TMR0_CH_A)
#define TMR0_FUNCTION_CLK_GATE          (PWC_FCG2_TMR0_1)

/**
* @brief  Configure TMR0.
* @param  None
* @retval None
*/
static void TMR0_Config(void)
{
    uint32_t u32CmpVal;
    stc_tmr0_init_t stcTmr0Init;

    PWC_Fcg2PeriphClockCmd(TMR0_FUNCTION_CLK_GATE, Enable);

    /* Clear CNTAR register for channel A */
    TMR0_SetCntVal(TMR0_UNIT, TMR0_CH, 0U);

    /* TIMER0 basetimer function initialize */
    (void)TMR0_StructInit(&stcTmr0Init);
    stcTmr0Init.u32ClockDivision = TMR0_CLK_DIV8;
    stcTmr0Init.u32ClockSource = TMR0_CLK_SRC_XTAL32;
    stcTmr0Init.u32HwTrigFunc = (TMR0_BT_HWTRG_FUNC_START | TMR0_BT_HWTRG_FUNC_CLEAR);
    if (TMR0_CLK_DIV1 == stcTmr0Init.u32ClockDivision)
    {
        u32CmpVal = (USART_FRAME_BITS*3 - 4UL);
    }
    else if (TMR0_CLK_DIV2 == stcTmr0Init.u32ClockDivision)
    {
        u32CmpVal = (USART_FRAME_BITS*3/2UL - 2UL);
    }
    else
    {
        u32CmpVal = (USART_FRAME_BITS*3 / (1UL << (stcTmr0Init.u32ClockDivision >> TMR0_BCONR_CKDIVA_POS)) - 1UL);
    }
    DDL_ASSERT(u32CmpVal <= 0xFFFFUL);
    stcTmr0Init.u16CmpValue =  (uint16_t)(u32CmpVal);
    (void)TMR0_Init(TMR0_UNIT, TMR0_CH, &stcTmr0Init);

    /* Clear compare flag */
    TMR0_ClearStatus(TMR0_UNIT, TMR0_CH);
}



RTB的起初按照STM32的IDLE来设置的,即10bit长度对应的周期数时长。结果后面实测时发现,在10bit,甚至20bit长度的等待时延下,进入中断后读取DMA的目标地址有时候不准确,放长到30bitUSART_FRAME_BITS*3长度时测试每次都可以读准。

配置DMA:

#define USART1_DMA_TRIGGER_SOURCE              (EVT_USART1_RI)
        DMA_SetTriggerSrc(M4_DMA1, USART1_DMA_CH, USART1_DMA_TRIGGER_SOURCE);



接收到一个字节就触发DMA接收。

#define USART1_DMA_SRC_ADDR                               ((uint32_t)(&M4_USART1->DR) + 2UL)
#define USART1_DMA_CH                          (DMA_CH0)
#define USART1_BUFFER_SIZE                               (512Ul)
__IO uint8_t USART1_R_data[USART1_BUFFER_SIZE] __attribute__ ((at(0x20001000)));

        stc_dma_init_t stcDmaInit;
        (void)DMA_StructInit(&stcDmaInit);
    stcDmaInit.u32IntEn = DMA_INT_DISABLE;
    stcDmaInit.u32BlockSize = 1UL;
    stcDmaInit.u32TransCnt = 0UL;
    stcDmaInit.u32DataWidth = DMA_DATAWIDTH_8BIT;
    stcDmaInit.u32DestAddr = (uint32_t)(&USART1_R_data[0]);
    stcDmaInit.u32SrcAddr = USART1_DMA_SRC_ADDR;
    stcDmaInit.u32SrcInc = DMA_SRC_ADDR_FIX;
    stcDmaInit.u32DestInc = DMA_DEST_ADDR_INC;
    (void)DMA_Init(M4_DMA1, USART1_DMA_CH, &stcDmaInit);

    DMA_Cmd(M4_DMA1, Enable);
    DMA_ChannelCmd(M4_DMA1, USART1_DMA_CH, Enable);



USART的32为数据寄存器DR的高16位保存接收数据信息,所以&M4_USART1->DR) + 2UL。

中断服务函数:

/**
* @brief  USART RX timeout IRQ callback.
* @param  None
* @retval None
*/
static void USART_RxTimeout_IrqCallback(void)
{
    TMR0_Cmd(TMR0_UNIT, TMR0_CH, Disable);
    USART_ClearStatus(USART_UNIT, USART_CLEAR_FLAG_RTOF);  
    DMA_ChannelCmd(M4_DMA1, USART1_DMA_CH, Disable);
        uint32_t DMA_DestAddr = DMA_GetDestAddr(M4_DMA1, USART1_DMA_CH);
        uint8_t* p = (uint8_t*)DMA_DestAddr;
        *p = '\0';
        DMA_SetDestAddr(M4_DMA1, USART1_DMA_CH, (uint32_t)(&USART1_R_data[0]));
    DMA_ChannelCmd(M4_DMA1, USART1_DMA_CH, Enable);

        //RS485_SendData(USART1_R_data, 10);
       
}



  • 关TMR01的通道A(每次由USART1硬件激活)
  • 清USART1中断标志
  • 关DMA通道
  • 读DMA目标地址指针,并在该处加上‘\0’截止符。
  • 重置DMA目标地址
  • 开启DMA通道。



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地板
coshi|  楼主 | 2021-9-1 09:22 | 只看该作者
四、USART发送单字节/多字节/字符串

/* 发送单字节 */
static void RS485_SendByte(uint8_t byte)
{
        USART_SendData(USART_UNIT, (uint16_t)byte);
        while (Reset == USART_GetStatus(USART_UNIT, USART_SR_TXE))
        {               
        }
}

/* 发送多字节 */
void RS485_SendData(uint8_t* str, uint32_t len)
{
        uint32_t k=0;
        do
        {
          RS485_SendByte(*(str + k));
          k++;
        } while((k < USART1_BUFFER_SIZE)&&(k < len));
        while (Reset == USART_GetStatus(USART_UNIT, USART_FLAG_TC))
        {               
        }
}

/* 发送字符串 */
void RS485_SendString(char* str)
{
        uint32_t k=0;
        do
        {
          RS485_SendByte(*(str + k));
          k++;
        } while((*(str + k) != '\0')&&(k < USART1_BUFFER_SIZE));
        while (Reset == USART_GetStatus(USART_UNIT, USART_FLAG_TC))
        {               
        }
}



很多EE出身的工程师包括我在内,在做嵌入式开发时着重与功能开发,软件细节上比较粗糙。在很多嵌入式软件里都可以看到开发者在中断中调用USART发送函数。但这么做是不被提倡的,如果确实有这个实时性的必要,至少要在死循环内加上一个超时异常。


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5
单片小菜| | 2021-9-1 09:57 | 只看该作者
这个串口收发,还是需要仔细研究一下。

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6
sf116| | 2021-9-2 11:24 | 只看该作者
用的哪个版本库,hc32f460_ddl_Rev2.1.0没找到 DMA_GetDestAddr,只有DMA_SetDesAddress

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7
Jaynine| | 2021-9-14 15:13 | 只看该作者
求教!
我在使用F4A0的USART+DMA时,Tx的配置没有问题,但是就是触发不了DMA。
时钟、触发源、使能DMA、使能通道我都做了,这是为什么呢?

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8
daichaodai| | 2021-9-15 07:43 | 只看该作者
华大的UART最高通信速率能达到多少?

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9
cfmcfm| | 2021-12-2 14:26 | 只看该作者
Jaynine 发表于 2021-9-14 15:13
求教!
我在使用F4A0的USART+DMA时,Tx的配置没有问题,但是就是触发不了DMA。
时钟、触发源、使能DMA、使 ...

我也正在调F4A0  DMA收发,现在可以正常收发,但是DMA发送的时候每次数据会在第一个字节的位置多一个空字节,后面才是正常的数据。有大神能帮忙解答下吗。

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10
lqwuliang| | 2021-12-10 08:59 | 只看该作者
看看,学习学习

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11
koala889| | 2021-12-28 10:40 | 只看该作者
有点复杂,慢慢看

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