在前两篇文章中我们介绍了IO口模拟串口发送数据和接收数据,前两种方法都是使用定时器来进行发送和接收,没有用到中断,优点是逻辑简单,但是缺点很明显,只能进行单个字节的发送和接收,而且不能同时工作。因此在实际工程中没有什么作用,仅供学习使用。使用中断方式我们可以发送和接收多个字节的数据。
1、使用中断方式进行IO口模拟串口发送和接收数据的原理
这篇文章我将使用中断的方式进行发送和接收,同样的,由于原理缺陷,这篇文章介绍的方法无法同时接收和发送,而且由于发送会延时,是一个不太好的方法,仅供学习使用。
注意:这篇文章实现的IO口模拟串口无法同时接收和发送数据!如有需要在实际项目中使用IO口模拟串口工作,请移步:
1.1、发送数据的原理
我们使用定时器更新中断来进行数据的发送,首先在发送函数中开启中断,然后在中断函数中逐位发送,直到发送10位(一个字节,我们暂时没有使用校验位)后关闭更新中断。
1.2、接收数据的原理
我们使用单片机的外部中断(IO中断)来开启比较中断,在比较中断中逐位接收,直到接收了10位后关闭比较中断,并保存接收的有效字节个数。
2、实现过程
同样的,在实现过程中,我们在工程文件夹SimUART中共分了4个文件夹(分别为System:存放系统文件;Project:存放项目文件;User:存放main.c和UserApp.c;My_Lib:存放其它常用的文件)。根据我们将用到的单片机的资源,我们在My_Lib中分了二个文件夹,分别是——IO:存放与IO口相关函数的文件;Time:与定时器和中断相关函数的文件。下面我贴出相关函数的.c文件,而.h文件省略不写,有需要的同学可以根据文章后面的网址下载使用。我的编程环境是IAR,需要自己建立IAR工程。下面详细介绍(Project和System省略不写,其中System只用了stm8s.h)。
2.1、一切从main()函数开始
同样的,我们建立完工程后需要从main()函数开始,为便于理解,我将使用逻辑伪代码,逻辑伪代码如下:
int main( void )
{
单片机时钟初始化;
IO口初始化;
定时器初始化;
中断初始化;
while(1)
{
if( 需要发送的数据数 > 0 )
{
发送;
需要发送的数据数 = 0;
}
}
}
我们首先需要进行初始化的配置All_Config()【在UserApp.c中】,代码如下:
//head file
#include "UserApp.h"
#include "IO.h"
#include "User.h"
#include "Time.h"
#include "Delay.h"
u16 SimUART_SendData = 0xFF;
u8 SimUART_SendData_BitNum = 10;
u8 RxData_ValidNum = 0;
u16 RxDataValue_Temp = 0x0000;
//初始化函数
void All_Config( void )
{
Clock_Config();
IO_Init();
TIM2_Init();
EXTI_Init();
}
其中User.h是我将自己常用的宏写在了一个文件里面,对应于main.c。在没有接外部时钟的时候,STM8S003F在启动时主时钟默认为HSI RC时钟的8分频,我们这里的初始化仅指定为16MHZ高速内部RC振荡器(HSI),也可以省略不写,Clock_Config()【在UserApp.c中】函数代码如下:
//初始化时钟 选择内部16M晶振
void Clock_Config()
{
CLK->CKDIVR &= ~( BIT(4) | BIT(3) );
}
我选择单片机的PD2作为我的模拟串口的数据发送口,选择PD3作为我的模拟串口的数据接收口,IO_Init()【在IO.c中】函数代码如下:
//head file
#include "IO.h"
#include "User.h"
void IO_Init()
{
//TXD:TXD位推挽输出 PD2
SimUART_PORT->ODR |= SimUART_PIN_TX; //0000 0100
SimUART_PORT->DDR |= SimUART_PIN_TX; //0000 0100
SimUART_PORT->CR1 |= SimUART_PIN_TX; //0000 0100
SimUART_PORT->CR2 &= ~SimUART_PIN_TX; //0000 0100
//RXD:悬浮输入 高电平 PD3
SimUART_PORT->IDR |= SimUART_PIN_RX; //0000 1000
SimUART_PORT->DDR &= ~SimUART_PIN_RX; //0000 1000
SimUART_PORT->CR1 &= ~SimUART_PIN_RX; //0000 1000
SimUART_PORT->CR2 &= ~SimUART_PIN_RX; //0000 1000
}
其中在IO.h中的宏定义为:
//宏定义
#define SimUART_PORT GPIOD
#define SimUART_PIN_TX 0X04 //PD2
#define SimUART_PIN_RX 0X08 //PD3
#define SimUART_PIN_RX_0 0X00 //PD3
#define SimUART_PIN_RX_1 0X08 //PD3
定时器的初始化和前面一样,具体操作可以见这里。代码如下:
void TIM2_Init()
{
CLK->PCKENR1 |= CLK_PCKENR1_TIM2; //使能 TIM2
TIM2->PSCR = 0x04; //16分频 1MHZ 1us
TIM2->ARRH = ARRValue_9600 >> 8; //自动装载 每52us复位一次TIM2
TIM2->ARRL = ARRValue_9600; //每1us递减1
TIM2->CNTRH = 0; //定时器清零
TIM2->CNTRL = 0;
TIM2->CR1 |= TIM2_CR1_CEN; //开启定时器
}
其中Time.h中的宏定义为:
#define ARRValue_9600 104
中断初始化EXTI_Init()【在UserApp.c中】代码如下:
//初始化中断
void Interrupt_Init()
{
//允许更新中断
//TIM2->CR1 &= ~TIM2_CR1_UDIS; //允许更新 可以不管默认为0
TIM2->IER |= TIM2_IER_UIE; //更新中断使能
//IO口下降中断 初始化
SimUART_PORT->CR2 |= 0x08; //使能外部中断
EXTI->CR1 = 0x80; //仅下降沿触发
//禁止比较中断
TIM2->IER &= ~TIM2_IER_CC1IE; //禁止捕获/比较1
}
根据上面的原理,我们知道:更新中断是在发送函数中打开的,因此更新初始化中使能;IO中断是通过下降沿(串口数据的起始位为低电平)打开的,因此设置成使能和下降沿触发;比较中断实在IO中断中打开的,因此设置成禁止。
2.2、模拟串口发送数据
完成时钟、IO口、定时器、中断的初始化以后我们就可以开始主体程序的设计了,逻辑伪代码如下:
//发送 函数
void SimUART_SendByte(u8 SendData)
{
等待一个字节发送完毕;
第一步:清除 更新更新中断标志位(保证不进入更新中断);
第二步:数据调整(起始位为0,数据位不变,停止位和其它位为1);
第三步: 开启更新中断;
}
//定时器更新中断 发送接收到的数据
#pragma vector = 对应向量标志位
__interrupt void SimUART_Update_IRQHandler(void)
{
第一步:清除 更新中断标志位(保证不进入更新中断);
发送一个位计数;
if( 发送位为1 )
{
发送高电平;
}
esle
{
发送低电平;
}
移位,发送下一个位;
//完成了一个位的发送
if( 发送了10个位 )
{
关闭中断;
}
}
进入发送函数,首先应该清除更新中断标志位,然后写功能代码,结束前需要打开更新中断,从而去执行更新中断的代码。我们需要考虑为何需要一个延时来等待一个字节完成发送。在中断函数中我们是让一个字节发送完成以后才关闭中断的,如果不延时,可能发生一个字节还没有发送完成,却进入下一个更新中断的情况,因此需要等待,我们直接用一个标志位就能解决。对应向量标志位通过查芯片手册和头文件可以得到。发送函数在UserApp.c中,更新中断在Time.c中,发送部分代码如下:
void SimUART_SendByte(u8 SendData)
{
while( SimUART_SendData_BitNum < 10 );
//清 更新中断标志位
TIM2->SR1 &= ~TIM2_SR1_UIF;
//0000 0000 0000 0000 保证最低位(起始)为0,除数据位后全部为1
SimUART_SendData = ( ( SendData << 1 )| (0xFE00) );
SimUART_SendData_BitNum = 0;
//开启更新中断
TIM2-> IER |= TIM2_IER_UIE;
}
//定时器更新中断 发送接收到的数据
#pragma vector = TIM2_Updata_vector
__interrupt void SimUART_Update_IRQHandler(void)
{
//第一步,清中断标志位
TIM2->SR1 &= ~TIM2_SR1_UIF;
//发送一个位 计数
SimUART_SendData_BitNum++;
if( ((SimUART_SendData) & 0X0001) ) //如果是高电平,发高电平
{
SimUART_PORT->ODR |= SimUART_PIN_TX;
}
else //如果是低电平,发低电平
{
SimUART_PORT->ODR &= ~SimUART_PIN_TX;
}
//发送一个位
SimUART_SendData >>= 1;
if( 10 <= SimUART_SendData_BitNum )
{
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