【有那么點詳細的CW32學(xué)習(xí)筆記】通用異步收發(fā)器—發(fā)送篇

本章介紹CW32通用異步收發(fā)器的使用。

雖然大部分時候會被簡單稱為“串口”，但實際上 用“串口”來指代UART并不正確 。串口對應(yīng)并口的概念，在串口通信中，數(shù)據(jù)被以二進制形式發(fā)送，并且每次發(fā)送都只傳輸1比特位（當(dāng)然，傳輸速度可能會很快），像SPI、IIC其實也屬于串口。而對傳輸速度的描述，也就是波特率即是 描述的每秒傳輸?shù)谋忍匚粩?shù)量 ，例如波特率是9600，就代表該串口每秒可以傳輸9600bit的數(shù)據(jù)。與之相對應(yīng)的并口，則是使用多個物理信道傳輸數(shù)據(jù)，一批數(shù)據(jù)會同時在多個物理信道上傳輸，這種并行通信會占用很多IO資源，但是傳輸速度也得到了顯著提高。

UART作為一種異步通信方式，它 不需要時鐘線 ，在供電正常的情況下一共就只需要兩根數(shù)據(jù)線，非常適合一對一的通信需求。CW32F030擁有3個UART外設(shè)，此文章介紹UART1的使用，那么按照慣例，先總覽一下使用UART需要做哪些準(zhǔn)備工作。

第一：需要將IO設(shè)置為輸出，并復(fù)用為UART模式。

第二：需要使能UART這個外設(shè)，并設(shè)置通信協(xié)議的必要參數(shù)（關(guān)于UART協(xié)議本身，互聯(lián)網(wǎng)有很多優(yōu)質(zhì)教程，讀者可以自行搜索），完成初始化。

第三：編寫發(fā)送和接收函數(shù)，調(diào)用函數(shù)實現(xiàn)發(fā)送和接收的功能。

第一步的進行非常簡單，查詢芯片《數(shù)據(jù)表》的引腳定義，發(fā)現(xiàn)LQFP48封裝下，PA8 & PA9是UART1的發(fā)送和接收，因此只需要配置好這兩個IO的功能，第一步就算是完成了。

配置代碼如上圖，但有讀者表示自己找不到設(shè)置復(fù)用功能的函數(shù)，那我們就來看看功能復(fù)用函數(shù)的本質(zhì)是什么。

這是PA9的復(fù)用函數(shù)，可以看到這是一個宏函數(shù)，其內(nèi)容表明設(shè)置復(fù)用其實就是設(shè)置了對應(yīng)GPIO復(fù)用寄存器的值，PA9屬于A組IO的第9號口，是高位Pin口，因此要找到高位口的復(fù)用寄存器，并設(shè)置復(fù)用功能為(0010) 2 ，也就是AF2，具體設(shè)置如下圖所示。

因此配置復(fù)用的時候，如果找不到對應(yīng)的復(fù)用函數(shù)，可以直接配置此寄存器來完成復(fù)用配置，但為了方便讀者，配置IO復(fù)用的宏函數(shù)均位于cw32xxxxx_gpio.h這個文件中，此頭文件包含了相當(dāng)多的宏函數(shù)，均是常用的IO操作，如反轉(zhuǎn)、置位、閃爍等，感興趣的讀者可以前往翻閱。

話題拽回到UART這邊，接下來要進行的是第二步，配置UART的必要參數(shù)，這里先講解發(fā)送功能需要進行的配置。

不論是什么單片機，想要使用任何一個片上外設(shè)，必須要使能該外設(shè)的時鐘總線 ，直接在工程的函數(shù)列表中找到時鐘配置文件下的全部函數(shù)，根據(jù)函數(shù)的名字可以快速定位使能UART1時鐘的函數(shù)

我們可以看到這個函數(shù)本質(zhì)上就是在操作APBEN2這個寄存器，通過查看芯片手冊，我們也可以找到各個外設(shè)所屬的時鐘線。

隨后就是UART通信參數(shù)的結(jié)構(gòu)體了，結(jié)構(gòu)體同樣對應(yīng)了寄存器，但使用結(jié)構(gòu)體可以簡化開發(fā)者的配置步驟，且看下圖：

此結(jié)構(gòu)體成員擁有相當(dāng)詳細的注釋，這里直接按照開發(fā)者意圖配置即可，我在這里配置為：波特率115200、PCLK時鐘源、1個停止位、無校驗位、全雙工模式，配置完成后初始化結(jié)構(gòu)體即可。

值得注意的是，在芯片內(nèi)部并沒有一個直接的波特率數(shù)值寄存器，為了保證異步通訊的可靠，波特率越精準(zhǔn)越好，且既有的系統(tǒng)時鐘不一定能夠剛好提供波特率倍數(shù)的時基，因此實際上的波特率是一個浮點數(shù)，它擁有整數(shù)部分和小數(shù)部分的2****個寄存器 。具體的計算公式在芯片手冊的通用異步收發(fā)器章節(jié)有寫，這里只列舉初始化函數(shù)中的相關(guān)操作：

由于我選擇的是16倍采樣，初始化函數(shù)會執(zhí)行上述代碼，代碼的計算過程復(fù)刻了手冊中的計算過程（如下圖），這里是先計算時鐘源在16倍采樣模式下能夠直接取得的波特率結(jié)果temp，temp包含了整數(shù)部分和小數(shù)部分，整數(shù)部分直接賦值即可，小數(shù)部分則是將公式變型得到的。開發(fā)者在使用時不需要手寫計算BRRI和BRRF的寄存器值，初始化函數(shù)會自動完成該計算。

皆大歡喜，到目前為止已經(jīng)成功完成兩步了，還差最后一步就可以使用UART的發(fā)送功能了，那就是自己寫一個UART1的發(fā)送函數(shù)。我手里剛好就有一個自己寫的發(fā)送函數(shù)，長這個樣子：

這段簡易代碼會發(fā)送這個字符串作為UART1的調(diào)試參數(shù)。

這段代碼的主要邏輯在芯片手冊里面也有詳細描述：

Tips： 在編寫各類通信函數(shù)這里，我建議一定要 加上至少兩個功能 。第一個就是 發(fā)送的狀態(tài) ，成功還是失敗，這很重要，出問題之后的排查工作基本就靠這個了；第二個就是 超時跳出功能 ，有的時候可能硬件故障或者什么別的原因?qū)е掳l(fā)送一直失敗，如果死等就讓程序全部死掉了，超時跳出可以保證其他大部分程序的正常運行，當(dāng)然使用看門狗是一種更優(yōu)解。

在輪詢函數(shù)中調(diào)用調(diào)試函數(shù)即可實現(xiàn)間隔100ms發(fā)送一次的功能，效果如下：

從時間上來看，100ms的定時發(fā)送還是很精確的，這種方式占用CPU的時間資源實現(xiàn)發(fā)送，雖然傳統(tǒng)但是有效可控。

要點總結(jié)：

1、注意區(qū)分串口和并口的概念。

2、CW32的UART雖然有2個波特率寄存器，但是并不需要開發(fā)者手算寄存器參數(shù)。

審核編輯 黃宇