嵌入式作业4.1 USART 编程

1、编写 UART_2 串口发送程序时，初始化需要设置哪些参数？
2、假设速度为 115200，系统时钟为 72MHz，波特率寄存器BRR中的值应该是多少？
3、中断向量表在哪个文件中？表中有多少项？给出部分截图。
4、以下是中断源使能函数，假设中断源为 TIM6，将函数实例化（写出各项具体数值）。
5、假设将 UART_2 和 TIM6 交换其在中断向量表中的位置和 IRQ 号，UART_2 可以正常中断吗？
6、实现 UART_2 串口的接收程序
- （1）寄存器编程实现（直接地址）
- （2）构件调用实现

1、编写 UART_2 串口发送程序时，初始化需要设置哪些参数？

对应的 GPIOx 的时钟、UART_2 的时钟、UART_2 对应的 GPIOx 端口初始化、USART_2 模式初始化（数据位长度、过采样模式、校验、其他模式等）、波特率因子等。

2、假设速度为 115200，系统时钟为 72MHz，波特率寄存器BRR中的值应该是多少？

根据公式：

过采样率为 16 ：USARTDIV = 72,000,000 / 115200 = 625
过采样率为 8 ：USARTDIV = 72,000,000 * 2 / 115200 = 1250

3、中断向量表在哪个文件中？表中有多少项？给出部分截图。

文件：startup_stm32l431rctx.s

中断向量表中，除 .word 0（保留项）外，共有 75 项。

4、以下是中断源使能函数，假设中断源为 TIM6，将函数实例化（写出各项具体数值）。

TIM6 中断枚举：

实例化中断使能函数：

__NVIC_EnableIRQ(TIM6_DAC_IRQn);	//__NVIC_EnableIRQ(54);

NVIC->ISER：0xE000E100

NVIC->ISER[54/32] = (1 << 54%32);	//*(0xE000E104) = 00000000 01000000 00000000 00000000

5、假设将 UART_2 和 TIM6 交换其在中断向量表中的位置和 IRQ 号，UART_2 可以正常中断吗？

一般我们并不能修改硬件中断对应 IRQ 号，因为大多数情况下，MCU 中的 IRQ 号是固定的，由硬件设计决定的。中断产生后，中断源向 NVIC 发送中断信号，NVIC 会确定中断源的 IRQ 号，然后将相应的中断请求（IRQ）发送给处理器。我们在代码中能修改的只有中断枚举（用于标识 IRQ 号，方便编程使用），修改中断枚举不会影响 NVIC 发送的 IRQ 号，只是 IRQ 号的标识名（中断枚举）变了；因此，修改中断枚举不会影响中断产生后调用的中断向量。

情况一：交换 UART_2 和 TIM6 中断枚举，此时 UART_2 产生的中断 IRQ 号仍为 38 号（中断枚举为 TIM6_DAC_IRQn），因此响应的中断服务程序是 IRQ 号为 38 在中断向量表中对应的位置——USART2_IRQHandler。

情况二：交换 UART_2 和 TIM6 在中断向量表中的位置，此时 UART_2 产生的中断 IRQ 号仍为 38 号（中断枚举为 USART2_IRQn），而此时 IRQ 号为 38 在中断向量表中对应的位置变成了 TIM6_DAC_IRQHandler，因此此时 UART_2 中断执行的服务程序为 TIM6_DAC_IRQHandler。

情况三：同时交换 UART_2 和 TIM6 交换其在中断向量表中的位置和中断枚举，此时 UART_2 中断产生的 IRQ 号为 38 的中断枚举为 TIM6_DAC_IRQn，执行的服务程序为 TIM6_DAC_IRQHandler。

6、实现 UART_2 串口的接收程序

当收到字符时：

在电脑的输出窗口显示下一个字符，如收到 A 显示 B；
亮灯：收到字符G，亮绿灯；收到字符R，亮红灯；收到字符B，亮蓝灯；收到其他字符，不亮灯。

实现方式：

用构件调用方式实现；
UART 部分用直接地址方式实现（即不调用 uart.c 中的函数，其他部分如 GPIO、中断设置可调用函数）。

（1）寄存器编程实现（直接地址）

实验代码

除小灯函数由金葫芦提供外，其余功能均使用寄存器编程实现

//======================================================================
#define GLOBLE_VAR
#include "includes.h"      //包含总头文件

//----------------------------------------------------------------------
//主函数，一般情况下可以认为程序从此开始运行（实际上有启动过程，参见书稿）
int main(void)
{
	//相应寄存器地址
	volatile uint32_t* rcc = (volatile uint32_t*)0x40021000UL;			//时钟寄存器基地址
	volatile uint32_t* rcc_ahb2 = (volatile uint32_t*)((uint32_t)rcc | 0x4CUL);	//AHB2总线外设时钟使能寄存器基地址
	volatile uint32_t* rcc_apb1 = (volatile uint32_t*)((uint32_t)rcc | 0x58UL);	//APB1总线外设时钟使能寄存器基地址
	volatile uint32_t* gpioa = (volatile uint32_t*)0x48000000UL;		//gpioa寄存器基地址
	volatile uint32_t* gpioa_moder = gpioa;		//gpioa模式寄存器基地址
	volatile uint32_t* gpioa_afrl = gpioa + 8;		//gpioa复用功能低位寄存器基地址
	volatile uint32_t* usart2 = (volatile uint32_t*)0x40004400UL;		//usart2寄存器基地址
	volatile uint32_t* usart2_cr1 = usart2;		//usart2控制寄存器1基地址
	volatile uint32_t* usart2_cr2 = usart2 + 1;	//usart2控制寄存器2基地址
	volatile uint32_t* usart2_cr3 = usart2 + 2;	//usart2控制寄存器3基地址
	volatile uint32_t* usart2_brr = usart2 + 3;	//usart2波特率寄存器基地址
	volatile uint32_t* nvic_iser = (volatile uint32_t*)0xE000E100UL;	//nvic中断设置使能寄存器基地址
    //关总中断
    DISABLE_INTERRUPTS;
    
    //用户外设模块初始化
    gpio_init(LIGHT_RED,GPIO_OUTPUT,LIGHT_OFF);	//初始化红灯
    gpio_init(LIGHT_GREEN,GPIO_OUTPUT,LIGHT_OFF);	//初始化绿灯
    gpio_init(LIGHT_BLUE,GPIO_OUTPUT,LIGHT_OFF);	//初始化蓝灯
    
    //配置usart2复用
    //1、使能gpioa和UART2的时钟
    *rcc_ahb2 |= (0x1UL<<0U);       //gpioa时钟使能
    *rcc_apb1 |= (0x1UL<<17U);       //UART2时钟使能 
    
    //2、gpioa 端口设置成 usart 复用模式
    //2.1 配置gpioa模式寄存器为复用模式（两个引脚）
    *gpioa_moder &= ~((0x3UL<<4U)|(0x3UL<<6U));
    *gpioa_moder |= ((0x2UL<<4U)|(0x2UL<<6U));
    //2.2 配置gpioa复用功能寄存器
    *gpioa_afrl &= ~((0xFUL<<8U)|(0xFUL<<12U));
    *gpioa_afrl |= ((0x7UL<<8U)|(0x7UL<<12U));
	
	//3、关闭 usart
	*usart2_cr1 &= ~(0x1UL);
	
	//4、关闭串口的收发功能
	*usart2_cr1 &= ~((0x1UL<<2U)|(0x1UL<<3U));
	
	//5、配置 usart 模式
	//5.1 配置数据位长度（8位）
    *usart2_cr1 &= ~((0x1UL<<12U)|(0x1UL<<28U));
    //5.2 配置过采样模式（16）
    *usart2_cr1 &= ~(0x1UL<<15U);
    //5.3 配置是否启用校验和校验类型（禁用奇偶校验控制）
    *usart2_cr1 &= ~(0x1UL<<10U);
    //5.4 配置usart_CR2，将使能位清零。D14—LIN模式使能位、D11—时钟使能位 
    *usart2_cr2 &= ~((0x1UL<<14U)|(0x1UL<<11U));
    //5.5 配置usart_CR3，将控制寄存器3的三个使能位清零。D5 (SCEN) —smartcard模式使能位、D3 (HDSEL) —半双工选择位、D1 (IREN) —IrDA 模式使能位
    *usart2_cr3 &= ~((0x1UL<<5U)|(0x1UL<<3U)|(0x1UL<<1U));
    
    //6、配置波特率因子
    uint16_t usartDIV = (uint16_t)((SystemCoreClock/115200));
    *usart2_brr = usartDIV;
	
	//7、打开串口的收发功能
	*usart2_cr1 |= ((0x1UL<<2U)|(0x1UL<<3U));
    
    //8、打开 usart
	*usart2_cr1 |= 0x1UL;
    printf("串口复用已配置\n");
    
    //配置usart2中断使能
    //1、配置usart2接收缓冲区非空中断使能
    *usart2_cr1 |= (0x1UL<<5U);
    
    //2、使能NVIC中USART2的中断
    *(nvic_iser + (USART2_IRQn >> 5U)) |= (0x1UL << ((uint32_t)USART2_IRQn & 0x1FUL));
    
    printf("串口中断已使能\n串口测试启动\n");
    //开总中断
    ENABLE_INTERRUPTS;
    //（1）======启动部分（结尾）==========================================
    
    //（2）======主循环部分（开头）========================================
    
	while(1)
	{
		//判断串口中断是否已被清除
		if(!((*(nvic_iser + (USART2_IRQn >> 5U)))&(0x1UL << ((uint32_t)USART2_IRQn & 0x1FUL))))
		{
			printf("串口中断已清除\n串口测试停止\n");
			break;
		}
	}
	while(1)
	{
		
	}
    
}   //main函数（结尾）

//----------------------------------------------------------------------
//USART2中断服务函数
void USART2_IRQHandler(void)
{
	volatile uint32_t* usart2 = (volatile uint32_t*)0x40004400UL;		//usart2寄存器基地址
	volatile uint32_t* usart2_cr1 = usart2;		//usart2控制寄存器1基地址
	volatile uint32_t* usart2_isr = usart2 + 7;	//usart2状态寄存器基地址
	volatile uint32_t* usart2_rdr = usart2 + 9;	//usart2接收数据寄存器基地址
	volatile uint32_t* usart2_tdr = usart2 + 10;	//usart2发送数据寄存器基地址
	volatile uint32_t* nvic_icer = (volatile uint32_t*)0xE000E180UL;	//nvic中断清除使能寄存器基地址
	volatile uint32_t* nvic_icpr = (volatile uint32_t*)0xE000E280UL;	//nvic中断清除挂起寄存器
	uint8_t data;
	
	DISABLE_INTERRUPTS;   //关总中断
	if((*usart2_cr1)&(0x1UL<<5U))	//判断是否使能接收缓冲区非空中断
	{
		for (uint32_t i = 0; i < 0xFFFF; ++i)//查询指定次数
		{
			if((*usart2_isr)&(0x1UL<<5U))	//判断读取数据寄存器是否非空
			{
				data = *usart2_rdr;			//读取接收寄存器
				if((data == 'R')||(data == 'r'))		//打开红灯（开灯函数为金葫芦编写）
				{
				    gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_OFF);	//关闭绿灯
				    gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF);	//关闭蓝灯
				    gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_ON);		//打开红灯
				}
				else if((data == 'G')||(data == 'g'))	//打开绿灯
				{
				    gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF);	//关闭蓝灯
				    gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_OFF);		//关闭红灯
				    gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_ON);	//打开绿灯
				}
				else if((data == 'B')||(data == 'b'))	//打开蓝灯
				{
				    gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_OFF);		//关闭红灯
				    gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_OFF);	//关闭绿灯
				    gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_ON);		//打开蓝灯
				}
				else if((data == 'Q')||(data == 'q'))	//关闭所有灯，清除USART2中断、挂起
				{
				    gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_OFF);		//关闭红灯
				    gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_OFF);	//关闭绿灯
				    gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF);	//关闭蓝灯
				    //清除USART2中断
				    *(nvic_icer + (USART2_IRQn >> 5U)) |= (0x1UL << ((uint32_t)USART2_IRQn & 0x1FUL));
				    //清除USART2 IRQ挂起
				    *(nvic_icpr + (USART2_IRQn >> 5U)) |= (0x1UL << ((uint32_t)USART2_IRQn & 0x1FUL));
				    //清除USART2接收缓冲区非空中断
				    *usart2_cr1 &= ~(0x1UL<<5U);
				}
				for (uint32_t j = 0; j < 0xFFFF; ++j)//查询指定次数
				{
					if((*usart2_isr)&(0x1UL<<7U))	//判断发送数据寄存器是否为空
					{
						*usart2_tdr = data + 1;		//回发接收到的内容（内容加一）
						break;
					}
				}//end for
				break;
			}
		}//end for
	}
	ENABLE_INTERRUPTS;	//开总中断
}

运行效果

程序完成开始运行

使用串口工具发送信息，程序回发，内容编码+1

发送“R”、“G”、“B”程序接收后回发，并打开对应红绿蓝小灯。

发送“Q”，小灯关闭，程序清除串口中断、挂起标志。

（2）构件调用实现

实验代码

使用到的函数除 NVIC_GetEnableIRQ 外，均由金葫芦提供

//======================================================================
#define GLOBLE_VAR
#include "includes.h"      //包含总头文件

//----------------------------------------------------------------------
//主函数，一般情况下可以认为程序从此开始运行（实际上有启动过程，参见书稿）
int main(void)
{
    //关总中断
    DISABLE_INTERRUPTS;
    
    //用户外设模块初始化
    gpio_init(LIGHT_RED,GPIO_OUTPUT,LIGHT_OFF);	//初始化红灯
    gpio_init(LIGHT_GREEN,GPIO_OUTPUT,LIGHT_OFF);	//初始化绿灯
    gpio_init(LIGHT_BLUE,GPIO_OUTPUT,LIGHT_OFF);	//初始化蓝灯
    
    uart_init(UART_2, 115200);
    printf("串口复用已配置\n");
    
    //配置usart2中断使能
    uart_enable_re_int(UART_2);
    printf("串口中断已使能\n串口测试启动\n");
    //开总中断
    ENABLE_INTERRUPTS;
    //（1）======启动部分（结尾）==========================================
    
    //（2）======主循环部分（开头）========================================
    
	while(1)
	{
		if(!NVIC_GetEnableIRQ(USART2_IRQn))
		{
			printf("串口中断已清除\n串口测试停止\n");
			break;
		}
	}
	while(1)
	{
		
	}
    
}   //main函数（结尾）

//----------------------------------------------------------------------
//USART2中断服务函数
void USART2_IRQHandler(void)
{
	uint8_t ch;
	uint8_t flag;
	
	DISABLE_INTERRUPTS;   //关总中断

	//接收一个字节的数据
	ch = uart_re1(UART_User,&flag);  //调用接收一个字节的函数，清接收中断位
	if(flag)	//有数据
	{
		if((ch == 'R')||(ch == 'r'))			//打开红灯（开灯函数为金葫芦编写）
		{
		    gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_OFF);	//关闭绿灯
		    gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF);	//关闭蓝灯
		    gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_ON);		//打开红灯
		}
		else if((ch == 'G')||(ch == 'g'))		//打开绿灯
		{
		    gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF);	//关闭蓝灯
		    gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_OFF);		//关闭红灯
		    gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_ON);	//打开绿灯
		}
		else if((ch == 'B')||(ch == 'b'))		//打开蓝灯
		{
		    gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_OFF);		//关闭红灯
		    gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_OFF);	//关闭绿灯
		    gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_ON);		//打开蓝灯
		}
		else if((ch == 'Q')||(ch == 'q'))		//关闭所有灯，清除USART2中断、挂起
		{
		    gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_OFF);		//关闭红灯
		    gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_OFF);	//关闭绿灯
		    gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF);	//关闭蓝灯
		    uart_disable_re_int(UART_2);		//关串口接收中断
		}
		uart_send1(UART_User,ch + 1);  //回发接收到的字节  
	}

	ENABLE_INTERRUPTS;	//开总中断
}

运行效果

效果与寄存器编程一致，不再展示

posted @ 2024-05-11 11:01 一只心耳阅读(72) 评论(0) 编辑收藏举报

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