- 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 forbreak;}}//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