基础工程(cubeide串口调试,printf实现,延时函数)

news2024/11/27 11:38:33

0.基础工程(cubeide串口调试,printf实现,延时函数)


文章目录

  • 0.基础工程(cubeide串口调试,printf实现,延时函数)
  • 外部时钟源CLOCK(RCC)
  • 系统时钟SYS与DEBUG设置
  • UART串口设置
    • cubeide设置
    • 在main函数中打开串口中断接收
    • 接收缓冲区定义
    • 设置中断服务函数
    • 设置串口接收中断回调函数
    • 一些发送函数实现
    • HAL库中串口接收与发送操作函数
  • printf函数的重定义
    • 注释syscalls.c中的_write函数
    • 在usart.c中重新实现设个函数
  • 延时函数
    • sys_tick.c
    • sys_tick.h
    • 代码分析


外部时钟源CLOCK(RCC)

设置外部时钟源
在这里插入图片描述

High Speed Clock即为HSE(高速时钟源),一般为接外部晶振为主,因此选择Crystal/Ceramic Resonator(使用晶振/外部陶瓷振荡器)来使用外部晶振。
Low Speed Clock(低速时钟源),若无特殊需求,不用打开。
然后设置时钟频率
在这里插入图片描述

设置输入时钟源频率

此图片频率84为方便讲解设置,实际还是按使用频84MHZ来设置!
在这里插入图片描述

①:Input frequency:输入晶振频率,在这个选项中可根据单片机的外部晶振来填写晶振频率,下面的蓝色范围为可接受频率范围。这边按8MHZ来配。
②:PLL source Mux:PLL时钟源选择器,选择HSE高速时钟源即可。
③:PLL 分频系数 M 配置。由于我们需要系统时钟设为168MHZ,因此需要通过PLL分频来把8MHZ的晶振时钟转换为系统时钟。
④:主 PLL 倍频系数 N 配置。倍频系数 N(自动配频会自动计算)
⑤:主 PLL 分频系数 P 配置。分频系数 P(自动配频会自动计算)
⑥:系统时钟时钟源选择,选择PLLCLK,系统时钟就会和PLL同步为168MHZ
⑦,⑧:SYSCLK系统时钟,引脚的工作频率都由它分频来配置。
系统时钟分频得到的总线时钟:AHB(Advanced High performance Bus,高级高性能总线,用于高性能模块CPU、DMA、DSP之间的连接)、APB1、APB2、APB3和APB总线时钟(Advanced Peripheral Bus,高性能外围总线,用于低带宽的周边外设之间的连接,例如UART)以及Systick时钟的最终来源都是系统时钟SYSCLK。

系统时钟SYS与DEBUG设置

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

UART串口设置

cubeide设置

在“Mode”一栏中,将“Mode”改为“Asychoronous”异步模式,其他选项不用改动。
可以看到下方会出现串口的详细配置目录,这边选择不改动,使用默认的:
115200HZ波特率,8字符长度,奇偶位None,停止位为1.
在这里插入图片描述

接着点击“NVIC Setting”对串口中断进行配置,打开USART1的中断开关。
在这里插入图片描述

并在“NVIC”总中断控制界面将串口中断的优先度设为“3,3”。

在这里插入图片描述

软件设置

在main函数中打开串口中断接收

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)g_rx_buffer, 1); //打开串口中断接收

接收缓冲区定义

/* 串口1,调试串口 ------------------------------------------------------------*/
/* 接收缓冲, */
uint8_t g_usart_rx_buf[USART_REC_LEN]= {0};
uint8_t cp_g_usart_rx_buf[USART_REC_LEN]= {0};

uint16_t g_usart_rx_sta = 0;

uint8_t g_rx_buffer[RXBUFFERSIZE];                  /* HAL库使用的串口接收缓冲 */

设置中断服务函数

void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
    uint32_t timeout = 0;
    uint32_t maxDelay = 0x1FFFF;

   protocol_data_recv(g_rx_buffer, 1);
  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
  timeout = 0;
  while (HAL_UART_GetState(&huart1) != HAL_UART_STATE_READY) /* 等待就绪 */
  {
      timeout++;                              /* 超时处理 */
      if(timeout > maxDelay)
      {
          break;
      }
  }

  timeout=0;

  while (HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)g_rx_buffer, RXBUFFERSIZE) != HAL_OK)
  {
      timeout++;                              /* 超时处理 */
      if (timeout > maxDelay)
      {

          break;
      }
  }
  //__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_RXNE);
  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

设置串口接收中断回调函数

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if(huart->Instance == USART1)             /* 接收未完 */
    {
        if((g_usart_rx_sta & 0x8000) == 0)      /* 接收到了0x0d */
        {
            if(g_usart_rx_sta & 0x4000)         /* 接收到了0x0d */
            {
                if(g_rx_buffer[0] != 0x0a)
                {
                    g_usart_rx_sta = 0;          /* 接收错误,重新 */
                }else{
                    g_usart_rx_sta |= 0x8000;   /* 接收完成 */
                }
            }else{                                /* 还没收到0X0D */

                if(g_rx_buffer[0] == 0x0d)
                {
                    g_usart_rx_sta |= 0x4000;
                }else{
                    cp_g_usart_rx_buf[g_usart_rx_sta & 0X3FFF] = g_rx_buffer[0] ;
                    g_usart_rx_sta++;
                    if(g_usart_rx_sta > (USART_REC_LEN - 1))
                    {
                        g_usart_rx_sta = 0;      /* 接收数据错误,重新 */
                    }
                }
            }
        }


        if (g_usart_rx_sta & 0x8000) {
               memcpy(g_usart_rx_buf, cp_g_usart_rx_buf, USART_REC_LEN);
               memset(cp_g_usart_rx_buf, 0, USART_REC_LEN);
            g_usart_rx_sta = 0;
        }
    }
}

串口接收到的数据将存放在g_usart_rx_buf中

一些发送函数实现

/*****************  串口1 **********************/
/*****************  发送字符 **********************/
void Usart_SendByte(uint8_t str)
{
  HAL_UART_Transmit(&huart1, &str, 1, 1000);

}

/*****************  发送字符串 **********************/
void Usart_SendString(uint8_t *str)
{
    unsigned int k=0;
  do
  {
      HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)(str + k) ,1,1000);
      k++;
  } while(*(str + k)!='\0');
}

HAL库中串口接收与发送操作函数

/* IO operation functions *******************************************************/
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAPause(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAResume(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart);
/* Transfer Abort functions */
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Abort(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_AbortTransmit(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_AbortReceive(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Abort_IT(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_AbortTransmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_AbortReceive_IT(UART_HandleTypeDef *huart);

void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_AbortCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_AbortTransmitCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_AbortReceiveCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

这些函数是用于串行通信中的UART(通用异步收发器)操作的函数。
HAL_UART_Transmit: 用于通过UART发送数据。它接收UART句柄指针 huart,数据缓冲区指针 pData,数据长度 Size 和超时时间 Timeout。
HAL_UART_Receive: 用于通过UART接收数据。它接收UART句柄指针 huart,数据缓冲区指针 pData,数据长度 Size 和超时时间 Timeout。
HAL_UART_Transmit_IT: 用于以中断方式通过UART发送数据。与 HAL_UART_Transmit 类似,但不会阻塞主程序的执行。
HAL_UART_Receive_IT: 用于以中断方式通过UART接收数据。与 HAL_UART_Receive 类似,但不会阻塞主程序的执行。
HAL_UART_Transmit_DMA: 用于通过DMA(直接存储器访问)方式通过UART发送数据。这种方法可以实现高效的数据传输,减少CPU的负载。
HAL_UART_Receive_DMA: 用于通过DMA方式通过UART接收数据。与 HAL_UART_Transmit_DMA 类似,但用于接收数据。
HAL_UART_DMAPause: 暂停通过DMA方式传输数据。
HAL_UART_DMAResume: 恢复通过DMA方式传输数据。
HAL_UART_DMAStop: 停止通过DMA方式传输数据。
HAL_UART_Abort: 中止UART通信,停止传输并释放相关资源。
HAL_UART_AbortTransmit: 中止UART发送操作。
HAL_UART_AbortReceive: 中止UART接收操作。
HAL_UART_Abort_IT: 以中断方式中止UART通信。
HAL_UART_AbortTransmit_IT: 以中断方式中止UART发送操作。
HAL_UART_AbortReceive_IT: 以中断方式中止UART接收操作。
上述函数提供了灵活的UART数据传输和操作控制功能,适用于各种应用场景。通过这些函数,可以发送和接收数据,使用不同的传输方式(阻塞、中断、DMA),以及中止或暂停数据传输。此外,还提供了一些回调函数,以便在特定事件发生时进行处理,如传输完成、接收完成、错误处理等。

printf函数的重定义

注释syscalls.c中的_write函数

在这里插入图片描述

在usart.c中重新实现设个函数

__attribute__((weak)) int _write(int file, char *ptr, int len)
{
     if(HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)ptr,len,0xffff) != HAL_OK)
     {
         Error_Handler();
     }
     return len;
}

延时函数

sys_tick.c

/*
 * sys_tick.c
 *
 *  Created on: May 31, 2023
 *      Author: 黎
 */
#include "main.h"
#include "sys_tick.h"

/*
Systick功能实现us延时,参数SYSCLK为系统时钟
*/
uint32_t fac_us;

void HAL_Delay_us_init(uint16_t SYSCLK)
{
     fac_us=SYSCLK;
}

void HAL_Delay_us(uint32_t nus)
{
    uint32_t ticks;
    uint32_t told,tnow,tcnt=0;
    uint32_t reload=SysTick->LOAD;
    ticks=nus*fac_us;
    told=SysTick->VAL;
    while(1)
    {
        tnow=SysTick->VAL;
        if(tnow!=told)
        {
            if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;
            else tcnt+=reload-tnow+told;
            told=tnow;
            if(tcnt>=ticks)break;
        }
    };
}
void HAL_Delay_ms(uint32_t nus)
{
    uint32_t ticks;
    uint32_t told,tnow,tcnt=0;
    uint32_t reload=SysTick->LOAD;
    ticks=nus * fac_us * 1000;
    told=SysTick->VAL;
    while(1)
    {
        tnow=SysTick->VAL;
        if(tnow!=told)
        {
            if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;
            else tcnt+=reload-tnow+told;
            told=tnow;
            if(tcnt>=ticks)break;
        }
    };
}

sys_tick.h

/*
 * sys_tick.h
 *
 *  Created on: May 31, 2023
 *      Author: 黎
 */

#ifndef SYS_TICK_H_
#define SYS_TICK_H_


#include "main.h"

#define delay_us    HAL_Delay_us
#define delay_ms    HAL_Delay_ms

void HAL_Delay_ms(uint32_t nus);
void HAL_Delay_us_init(uint16_t SYSCLK);
void HAL_Delay_us(uint32_t nus);
#endif /* SYS_TICK_H_ */

代码分析

上面的代码是一个用于延时的函数实现,使用了系统的SysTick定时器。
首先,代码定义了一个全局变量fac_us,用于存储每微秒的时钟周期数。
然后,代码包含了两个函数HAL_Delay_us_init和HAL_Delay_us,用于初始化和实现微秒级延时。
HAL_Delay_us_init函数用于初始化延时函数,接受一个参数SYSCLK,表示系统时钟频率。在函数中,将系统时钟频率赋值给fac_us变量。
HAL_Delay_us函数用于实现微秒级延时,接受一个参数nus,表示要延时的微秒数。在函数中,首先计算需要延时的时钟周期数ticks,然后通过循环进行延时。在每次循环中,获取当前的SysTick值,并判断是否发生了溢出。根据当前值和上一次的值计算经过的时钟周期数tcnt,如果经过的时钟周期数达到了目标延时的时钟周期数ticks,则结束延时。
此外,代码还包含了一个HAL_Delay_ms函数,用于实现毫秒级延时,原理与HAL_Delay_us函数类似,只是延时的单位是毫秒。
综上所述,这段代码通过使用SysTick定时器实现了微秒级和毫秒级的延时功能。

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