串口和RS485通信

news2024/12/25 9:29:03

一、 定义串口收发数据结构体

/*COM Received Data Structure*/
typedef struct
{
	uint8_t	 ubr_EndFlag;				  	//Received data end flag																
	uint8_t	 ubr_buffer[300];			  	//Received data buffer
	uint8_t  ubr_bufferTemp[300];           //Received data buffer temp
	uint16_t ubr_index;				  	    //Received data index
	uint16_t ubr_len;                       //Received data len
}ComRevData;
判断ubr_EndFlag标志位就可以得知数据是否接收完成，ubr_bufferTemp这个的作用在于如果接收数据失败就不会把数据存放在buffer数组里面


/*COM Send Data Structure*/
typedef struct
{
	uint8_t  ubs_Index;                    //send index
	uint8_t  ubs_Len;                      //send len
	uint8_t  ubs_Buffer[255];              //Send data buffer
}ComSendData;

 

二、串口发送的两种方式

第一种是重写fputc函数，使用printf函数打印发送。

第二种是在中断中发送数据

usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_TBE);//使能发送中断即可发送数据

void USART0_IRQHandler(void)
{   
    if(RESET != usart_interrupt_flag_get(USART0, USART_INT_FLAG_TBE))
	{
		usart_interrupt_flag_clear(USART0, USART_INT_FLAG_TBE);
		
		usart_data_transmit(USART0, Usart0SendData.ubs_Buffer[Usart0SendData.ubs_Index++]);
		if(Usart0SendData.ubs_Index >= Usart0SendData.ubs_Len)//发送数据完成
		{
			Usart0SendData.ubs_Index = 0;
			usart_interrupt_disable(USART0, USART_INT_TBE);
		}
    }
}

使用中断函数发送数据的好处？

一般我们采用死等发送数据，此时MCU除了发送字节和while等待外没有处理其他任务，严重影响系统实时性。

while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET); //等待上一字节发送完成 
USART1->DR=txbuf[cnt]; //要发送的字节存入串口数据寄存器

而如果采用中断发送函数，他使用的时间是分散的，在等待数据发送完成的期间MCU可以处理其他任务，系统的实时性高

三、串口常见几种中断

USART的各种中断事件被连接到同一个中断向量(见下图)，有以下各种中断事件：
● 发送期间：发送完成、清除发送、发送数据寄存器空。
● 接收期间：空闲总线检测、溢出错误、接收数据寄存器非空、校验错误、LIN断开符号检
测、噪音标志(仅在多缓冲器通信)和帧错误(仅在多缓冲器通信)。

 

空闲中断：当一帧数据接收完成，也就是接收中断触发，在下一个周期里面接收中断没有被触发，那么空闲中断被触发。即空闲中断触发条件是：使能控件中断，接收寄存器不为空被触发

四、STM32CubeMX 配置串口通信 HAL库 

4.1 STM32CubeMX 配置串口

 

 

 

每个外设生成独立的 ’.c/.h’ 文件
不勾：所有初始化代码都生成在 main.c
勾选：初始化代码生成在对应的外设文件。 如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。

4.2 重写fputc函数

​
#include <stdio.h>
 
 #ifdef __GNUC__
     #define PUTCHAR_PROTOTYPE int _io_putchar(int ch)
 #else
     #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
 #endif /* __GNUC__*/
 
 /******************************************************************
     *@brief  Retargets the C library printf  function to the USART.
     *@param  None
     *@retval None
 ******************************************************************/
 PUTCHAR_PROTOTYPE
 {
     HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch,1,0xFFFF);
     return ch;
 }

​

4.3 配置接收中断函数

​
#define RXBUFFERSIZE    1                       /* 缓存大小 */
uint8_t  g_usart_rx_buf[200];  //接收缓冲,最大200个字节
uint16_t g_usart_rx_len;   	   //接收长度
uint8_t g_usart_rx_flag=0;	   //接收完成标志
uint8_t g_rx_buffer[RXBUFFERSIZE];       /* HAL库USART接收Buffer */

在串口初始化函数中使能接收中断
/* 该函数会开启接收中断：标志位UART_IT_RXNE，并且设置接收缓冲以及接收缓冲接收最大数据量 */
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)g_rx_buffer, RXBUFFERSIZE);

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{  
	if(huart->Instance == USART1)     
    {
		g_usart_rx_buf[g_usart_rx_len] = g_rx_buffer[0] ;
        g_usart_rx_len++;
		if(g_rx_buffer[0]==0x0a)
		{
			g_usart_rx_flag=1;
		}
		HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)g_rx_buffer, RXBUFFERSIZE);
	}
}

​

4.4 串口空闲中断接收数据

__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_IDLE);//空闲中断
#define USART1_MAX_RECV_LEN		1000				//最大接收缓存字节数
char USART1_RX_BUF[USART1_MAX_RECV_LEN]; 				//接收缓冲,最大USART3_MAX_RECV_LEN个字节
unsigned short USART1_RX_STA=0;   	



/* USER CODE BEGIN 1 */
void USART1_IRQHandler(void)
{
	uint8_t res = 0;
	
	//接收中断
	if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_RXNE) != RESET)
	{
		HAL_UART_Receive(&huart1,&res,1,1000);
		//将数据放入缓冲区
		if( (USART1_RX_STA&0x7fff) < USART1_MAX_RECV_LEN)
		{
			USART1_RX_BUF[USART1_RX_STA] = res;
			USART1_RX_STA++;
		}
		
		__HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1,UART_FLAG_RXNE);
	}
	
	//空闲中断
	if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_IDLE) != RESET)
	{
		//一帧数据接收完成
		//USART1_IdleCallback(USART1_RX_BUF,USART1_RX_STA&0x7fff);
		USART1_RX_BUF[ USART1_RX_STA &0x7fff] = 0;
		USART1_RX_STA |= 1 << 15;  
		
		__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart1);
	}
}

	if(USART1_RX_STA& 0x8000)
	{
		printf("%s\r\n",USART1_RX_BUF);
		USART1_RX_STA=0;
	}

五、串口溢出中断如何处理ORE

5.1 出现的问题和现象

        当数据接收区或者FIFO区有数据或者满时，又有新数据进来，会导致发生溢出错误，一旦发生溢出错误，RX 移位寄存区虽然能有新数据不断的覆盖，但是数据不会到达RXR或FIFO（现象是：RXNE在ORE置位时不会被置位），导致程序中不能读到新的数据。只有通过ICR清除ORE才能使得RXNE在接收到新数据时置位。或者增大接收数组的容量，一般采用前者解决。

5.2 什么是ORE中断？为什么会产生？
这里写图片描述

产生原因如上所述。

ORE标志位在USART_SR寄存器，但值得注意的是

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);使能了接收中断，那么ORE中断也同时被开启了。

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);使能了接收中断，那么ORE中断也同时被开启了。

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);使能了接收中断，那么ORE中断也同时被开启了。

5.3 解决办法

 stm32

if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_ORE)== SET)//程序中断过多，主机的发送速度又快，很容易会造成溢出错误
{
	USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_ORE); //清除溢出中断
	USART_ReceiveData(USART1);//必须要读，不然溢出中断清除不了
}

兆易创新

	/*Erro flag*/
	if(RESET != usart_interrupt_flag_get(UART7, USART_INT_FLAG_RBNE_ORERR))
	{
		usart_data_receive(UART7);	
		usart_interrupt_flag_clear(UART7,USART_INT_FLAG_RBNE_ORERR);
	}
	if(RESET != usart_interrupt_flag_get(UART7, USART_INT_FLAG_ERR_NERR))
	{
		usart_data_receive(UART7);	
		usart_interrupt_flag_clear(UART7,USART_INT_FLAG_ERR_NERR);
	}
	if(RESET != usart_interrupt_flag_get(UART7, USART_INT_FLAG_ERR_FERR))
	{
		usart_data_receive(UART7);	
		usart_interrupt_flag_clear(UART7,USART_INT_FLAG_ERR_FERR);
	}

六、RS485       

        485（一般称作 RS485/EIA-485）是隶属于 OSI 模型物理层的电气特性规定为 2 线，半双工，多点通信的标准。它的电气特性和 RS-232 大不一样。用缆线两端的电压差值来表示传递信号。RS485 仅仅规定了接受端和发送端的电气特性。它没有规定或推荐任何数据协议。

RS485 的特点包括：
        1） 接口电平低，不易损坏芯片。RS485 的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+(2~6)V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-(2~6)V 表示。接口信号电平比 RS232 降低了，不易损坏接口电路的芯片，且该电平与 TTL 电平兼容，可方便与 TTL 电路连接。
        2） 传输速率高。10 米时，RS485 的数据最高传输速率可达 35Mbps，在 1200m 时，传输速度可达 100Kbps。
        3） 抗干扰能力强。RS485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。
        4） 传输距离远，支持节点多。RS485 总线最长可以传输 1200m 以上（速率≤100Kbps）一般最大支持 32 个节点，如果使用特制的 485 芯片，可以达到 128 个或者 256 个节点，最大的可以支持到 400 个节点。

七、RS485电气特性

        差分信号逻辑1（正）电压为+2~+6V，而逻辑0（负）电压为-2~-6V.接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。

        SP3485 作为收发器，该芯片支持 3.3V 供电，最大传输速度可达10Mbps，支持多达 32 个节点，并且有输出短路保护。图中 A、B 总线接口，用于连接 485 总线。RO 是接收输出端，DI 是发送数据收入端，RE是接收使能信号（低电平有效），DE 是发送使能信号（高电平有效）。可以将RE和DE用同一个线连接，然后控制该脚的电平信号来确定是发送还是接收模式

八、RS485切换模式需要时间

因为RS485通信是采用半双工通信，有一个引脚作用是使能接收还是发送，但是MCU切换引脚电平需要一定的时间，在这段时间里面MCU的引脚是高阻态。

RS485芯片从接收模式切换到发送模式需要经过3.5us才有驱动能力输出

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