一、編寫UART_2串列埠傳送程式時，初始化需要設定哪些引數？
1. 需要為UART_2相關的各個變數賦值，初始化各個地址引數：
2. 關總中斷
DISABLE_INTERRUPTS;
3. 使用者外設模組初始化
gpio_init(LIGHT_BLUE,GPIO_OUTPUT,LIGHT_ON); //初始化藍燈
//uart_init(UART_User,115200);
4. 使能GPIOA和UART2的時鐘
*RCC_APB1|=(0x1UL<<17U); //UART2時鐘使能
*RCC_AHB2 |=(0x1UL<<0U); //GPIOA時鐘使能
5. 將GPIO埠設定為複用功能
//首先將D7、D6、D5、D4清零
*gpio_mode &= ~((0x3UL<<4U)|(0x3UL<<6U));
//然後將D7、D6、D5、D4設為1010，設定PTA2、PTA3為複用功能序列功能。
*gpio_mode |=((0x2UL<<4U)|(0x2UL<<6U));
6. 選擇引腳的埠複用功能
//首先將D15~D8清零
*gpio_afrl &= ~((0xFUL<<8U)|(0xFUL<<12U));
//然後將D15~D8設定為01110111，分別將PTA3、PTA2引腳設定為USART2_RX、USART2_TX
*gpio_afrl=(((0x1UL<<8U)|(0x2UL<<8U)|(0x4UL<<8U))|((0x1UL<<12U)
|(0x2UL<<12U)|(0x4UL<<12U)));
//暫時禁用UART功能，控制暫存器1的第0位對應的是UE—USART使能位。
//此位清零後，USART預分頻器和輸出將立即停止，並丟棄所有當前操作。
*uart_cr1 &= ~(0x1UL);
//暫時關閉串列埠傳送與接收功能，控制暫存器1的傳送器使能位（D3）、接收器使能位（D2）
*uart_cr1 &= ~((0x1UL<<3U)|(0x1UL<<2U));
7. 配置波特率
if(*uart_cr1&(0x1UL<<15) == (0x1UL<<15))
usartdiv = (uint16_t)((SystemCoreClock/115200)*2);
else
usartdiv = (uint16_t)((SystemCoreClock/115200));
*uart_brr = usartdiv;
8. 初始化控制暫存器和中斷狀態暫存器、清標誌位
//關中斷
*uart_isr = 0x0UL;
//將控制暫存器2的兩個使能位清零。D14—LIN模式使能位、D11—時鐘使能位
*uart_cr2 &= ~((0x1UL<<14U)|(0x1UL<<11U));
//將控制暫存器3的三個使能位清零。D5 (SCEN) —smartcard模式使能位、
//D3 (HDSEL) —半雙工選擇位、D1 (IREN) —IrDA 模式使能位
*uart_cr3 &= ~((0x1UL<<5U) | (0x1UL<<3U) |(0x1UL<<1U));
//啟動串列埠傳送與接收功能
*uart_cr1 |= ((0x1UL<<3U)|(0x1UL<<2U));
//開啟UART功能
*uart_cr1 |= (0x1UL<<0U);
2、假設速度為115200，系統時鐘為72MHz，波特率暫存器BRR中的值應該是多少？
透過配置波特率程式碼：
配置波特率
易知，當係數為8和16時BRR中的值分別為 1250，625
3、中斷向量表在哪個檔案中？表中有多少項？給出部分截圖。
中斷向量表在工程檔案中的startup_stm32l431rctx.s 中，如圖所示：
表中共有99箇中斷，前16個為核心中斷，後面的為非核心中斷
4、以下是中斷源使能函式，假設中斷源為TIM6，將函式例項化（寫出各項具體數值）。
首先檢視中斷向量表：
TIM6為圖中第211行。
然後將函式例項化：
__STATIC_INLINE void __NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn)
{
if ((int32_t)(IRQn) >= 0)
{
NVIC->ISER[(((uint32_t)IRQn) >> 5UL)] = (uint32_t)(1UL << (((uint32_t)IRQn) & 0x1FUL));
}
）
TIM6_DAC_IRQHandler=54，二進位制為110110
可得最終結果為：NVIC->ISER[1] = 0x00400000
5、假設將UART_2和TIM6交換其在中斷向量表中的位置和IRQ號, UART_2可以正常中斷嗎？
易知，可以正常中斷，向量號只是類似程式查詢的地址，只需要正確填寫對應的中斷向量號進行呼叫，程式就是可以正常執行與收發資訊的。
作業2：
- 構件呼叫方式實現：
- main.c:
//主函式，一般情況下可以認為程式從此開始執行（實際上有啟動過程，參見書稿）
int main(void)
{
//（1）======啟動部分（開頭）==========================================
//（1.1）宣告main函式使用的區域性變數
uint32_t mMainLoopCount; //主迴圈次數變數
uint32_t mLightCount; //燈亮暗次數變數
uint8_t mi; //臨時變數
//（1.2）【不變】關總中斷
DISABLE_INTERRUPTS;
//（1.3）給主函式使用的區域性變數賦初值
mMainLoopCount=0; //主迴圈次數變數
mLightCount=0; //燈亮暗次數變數
//（1.4）給全域性變數賦初值
//（1.5）使用者外設模組初始化
//gpio_init(LIGHT_BLUE,GPIO_OUTPUT,LIGHT_ON); //初始化藍燈
uart_init(UART_User,115200); //初始化串列埠模組
//（1.6）使能模組中斷
uart_enable_re_int(UART_User); //接受中斷
//（1.7）【不變】開總中斷
ENABLE_INTERRUPTS;
printf("THY32106100136: 請輸入一個字元\n");
//（1）======啟動部分（結尾）==========================================
//（2）======主迴圈部分（開頭）========================================
for(;;) //for(;;)（開頭）
{
//（2.1）主迴圈次數變數+1
mMainLoopCount++;
//（2.2）未達到主迴圈次數設定值，繼續迴圈
if (mMainLoopCount<=35000000) continue;
} //for(;;)結尾
//（2）======主迴圈部分（結尾）========================================
} //main函式（結尾）
2. isr.c:
//檔名稱：isr.c（中斷處理程式原始檔）
#include "includes.h"
void USART2_IRQHandler(void)
{
//初始化：
gpio_init(LIGHT_BLUE,GPIO_OUTPUT,LIGHT_ON);
gpio_init(LIGHT_GREEN,GPIO_OUTPUT,LIGHT_ON);
gpio_init(LIGHT_RED,GPIO_OUTPUT,LIGHT_ON);
uint8_t ch;
uint8_t flag;
DISABLE_INTERRUPTS; //關總中斷
ch=uart_re1(UART_User,&flag); //呼叫函式接受一個位元組的資料
if(flag)
{
if(ch=='R')
{
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)"THY接收到字元:");
uart_send1(UART_User,ch);
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)"，紅燈亮 ");
gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_ON);
gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_OFF);
gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF);
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)"下一個字元:");
uart_send1(UART_User,ch+1);
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)" ");
}
else if(ch=='B')
{
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)"THY接收到字元:");
uart_send1(UART_User,ch);
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)"，藍燈亮 ");
gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_OFF);
gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_OFF);
gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_ON);
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)"下一個字元:");
uart_send1(UART_User,ch+1);
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)" ");
}
else if(ch=='G')
{
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)"THY接收到字元:");
uart_send1(UART_User,ch);
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)"，綠燈亮 ");
gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_OFF);
gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_ON);
gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF);
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)"下一個字元:");
uart_send1(UART_User,ch+1);
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)" ");
}
else
{
gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_OFF);
gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_OFF);
gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF);
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)"THY接收到字元:");
uart_send1(UART_User,ch);
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)"，下一個字元:");
uart_send1(UART_User,ch+1);
uart_send_string(UART_User,(uint8_t *)" ");
}
}
ENABLE_INTERRUPTS; //開總中斷
}
- 直接地址程式設計方式實現：
- Main.c:
//主函式，一般情況下可以認為程式從此開始執行（實際上有啟動過程，參見書稿）
int main(void)
{
//（1）======啟動部分（開頭）==========================================
//（1.1）宣告main函式使用的區域性變數
uint8_t mTest;
uint32_t mCount;
//uart暫存器相關地址
volatile uint32_t* RCC_AHB2; //GPIO的A口時鐘使能暫存器地址
volatile uint32_t* RCC_APB1; //UART的2口時鐘使能暫存器地址
volatile uint32_t* gpio_ptr; //GPIO的A口基地址
volatile uint32_t* uart_ptr; //uart2埠的基地址
volatile uint32_t* gpio_mode; //引腳模式暫存器地址=口基地址
volatile uint32_t* gpio_afrl; //GPIO複用功能低位暫存器
volatile uint32_t* uart_brr; //UART波特率暫存器地址
volatile uint32_t* uart_isr; // UART中斷和狀態暫存器基地址
volatile uint32_t* uart_cr1; //UART控制暫存器1基地址
volatile uint32_t* uart_cr2; // UART控制暫存器2基地址
volatile uint32_t* uart_cr3; // UART控制暫存器3基地址
volatile uint32_t* uart_tdr; // UART傳送資料暫存器
uint16_t usartdiv; //BRR暫存器應賦的值
//變數賦值
RCC_APB1=0x40021058UL; //UART時鐘使能暫存器地址
RCC_AHB2=0x4002104CUL; //GPIO的A口時鐘使能暫存器地址
gpio_ptr=0x48000000UL; //GPIOA埠的基地址
uart_ptr=0x40004400UL; //UART2埠的基地址
gpio_mode=0x48000000UL; //引腳模式暫存器地址=口基地址
gpio_afrl=0x48000020UL; // GPIO複用功能低位暫存器
uart_cr1=0x40004400UL; //UART控制暫存器1基地址
uart_brr=0x4000440CUL; // UART波特率暫存器地址
uart_isr=0x4000441CUL; // UART中斷和狀態暫存器基地址
uart_tdr=0x40004428UL; //UART傳送資料暫存器
uart_cr2=0x40004404UL; // UART控制暫存器2基地址
uart_cr3=0x40004408UL; //UART控制暫存器3基地址
//（1.2）【不變】關總中斷
DISABLE_INTERRUPTS;
//（1.3）給主函式使用的區域性變數賦初值
mCount=0;
//（1.4）給全域性變數賦初值
//（1.5）使用者外設模組初始化
gpio_init(LIGHT_BLUE,GPIO_OUTPUT,LIGHT_ON); //初始化藍燈
//uart_init(UART_User,115200);
//使能GPIOA和UART2的時鐘
*RCC_APB1|=(0x1UL<<17U); //UART2時鐘使能
*RCC_AHB2 |=(0x1UL<<0U); //GPIOA時鐘使能
//將GPIO埠設定為複用功能
//首先將D7、D6、D5、D4清零
*gpio_mode &= ~((0x3UL<<4U)|(0x3UL<<6U));
//然後將D7、D6、D5、D4設為1010，設定PTA2、PTA3為複用功能序列功能。
*gpio_mode |=((0x2UL<<4U)|(0x2UL<<6U));
//選擇引腳的埠複用功能
//首先將D15~D8清零
*gpio_afrl &= ~((0xFUL<<8U)|(0xFUL<<12U));
//然後將D15~D8設定為01110111，分別將PTA3、PTA2引腳設定為USART2_RX、USART2_TX
*gpio_afrl=(((0x1UL<<8U)|(0x2UL<<8U)|(0x4UL<<8U))|((0x1UL<<12U)
|(0x2UL<<12U)|(0x4UL<<12U)));
//暫時禁用UART功能，控制暫存器1的第0位對應的是UE—USART使能位。
//此位清零後，USART預分頻器和輸出將立即停止，並丟棄所有當前操作。
*uart_cr1 &= ~(0x1UL);
//暫時關閉串列埠傳送與接收功能，控制暫存器1的傳送器使能位（D3）、接收器使能位（D2）
*uart_cr1 &= ~((0x1UL<<3U)|(0x1UL<<2U));
//配置波特率
if(*uart_cr1&(0x1UL<<15) == (0x1UL<<15))
usartdiv = (uint16_t)((SystemCoreClock/115200)*2);
else
usartdiv = (uint16_t)((SystemCoreClock/115200));
*uart_brr = usartdiv;
//初始化控制暫存器和中斷狀態暫存器、清標誌位
//關中斷
*uart_isr = 0x0UL;
//將控制暫存器2的兩個使能位清零。D14—LIN模式使能位、D11—時鐘使能位
*uart_cr2 &= ~((0x1UL<<14U)|(0x1UL<<11U));
//將控制暫存器3的三個使能位清零。D5 (SCEN) —smartcard模式使能位、
//D3 (HDSEL) —半雙工選擇位、D1 (IREN) —IrDA 模式使能位
*uart_cr3 &= ~((0x1UL<<5U) | (0x1UL<<3U) |(0x1UL<<1U));
//啟動串列埠傳送與接收功能
*uart_cr1 |= ((0x1UL<<3U)|(0x1UL<<2U));
//開啟UART功能
*uart_cr1 |= (0x1UL<<0U);
//（1.6）使能模組中斷
uart_enable_re_int(UART_User); //使能UART_User模組接收中斷功能
//（1.7）【不變】開總中斷
ENABLE_INTERRUPTS;
//（1）======啟動部分（結尾）==========================================
//（2）======主迴圈部分（開頭）========================================
printf("THY32106100136請輸入一個字元: \n");
for(;;)
{
}
//（2）======主迴圈部分（結尾）========================================
} //main函式（結尾）
- Isr.c:
//======================================================================
//程式名稱：UART_User_Handler
//觸發條件：UART_User串列埠收到一個位元組觸發
//備 注：進入本程式後，可使用uart_get_re_int函式可再進行中斷標誌判斷
// （1-有UART接收中斷，0-沒有UART接收中斷）
//======================================================================
void USART2_IRQHandler(void)
{
volatile uint8_t *uart_isr;
volatile uint8_t *uart_rdr;
volatile uint8_t *uart_tdr;
uart_isr=0x4000441CUL; // UART中斷和狀態暫存器基地址
uart_tdr=0x40004428UL; //UART傳送資料暫存器
uart_rdr=0x40004424UL; //UART接收資料暫存器
uint8_t ch;
uint8_t flag;
gpio_init(LIGHT_BLUE,GPIO_OUTPUT,LIGHT_ON); //初始化藍燈
gpio_init(LIGHT_GREEN,GPIO_OUTPUT,LIGHT_ON); //初始化綠燈
gpio_init(LIGHT_RED,GPIO_OUTPUT,LIGHT_ON); //初始化紅燈
DISABLE_INTERRUPTS; //關總中斷
//接受1位元組資料
if (*uart_isr & (0x1UL<<5UL))
{
ch = *uart_rdr;
flag=1;
}
//對資料進行處理
if(flag)
{
//如果收到字元B，藍燈亮
if(ch=='B')
{
gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_OFF);
gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_OFF);
gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_ON);
}
//收到字元R，則紅燈亮
else if(ch=='R')
{
gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_ON);
gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_OFF);
gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF);
}
//收到字元G，則綠燈亮
else if(ch=='G')
{
gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_OFF);
gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_ON);
gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF);
}
else
{
gpio_set(LIGHT_RED,LIGHT_OFF);
gpio_set(LIGHT_GREEN,LIGHT_OFF);
gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF);
}
//透過傳送埠回發收到的下一位元組
if (*uart_isr & (0x1UL<<7UL))
{
*uart_tdr = ch+1; //回發接收到的下一個位元組
}
}
ENABLE_INTERRUPTS; //開總中斷
}
五、執行結果
用適當的文字、截圖、圖片等描述實驗的結果。
- 構件呼叫方式實現：
2. 直接地址程式設計方式實現：
六、分析思考
- UART主要透過串列埠進行通訊，在編寫程式時，主要需要用到傳送暫存器和接受暫存器以及中斷和狀態暫存器，透過開關中斷在每次中斷讀取字元資料並進行相應的處理。
- 構件法程式設計只需呼叫對應的函式進行程式設計，並對不同的字元進行不同的處理，在呼叫UART相關函式以前需要對UART進行初始化與中斷使能處理（否則MCU接受不到發來的資料，顯示出來一通亂碼）如圖：
-
- 在使用構件法程式設計將程式下載至MCU時發現，MCU經常性的連線不上，不清楚是不是進行字元中斷佔用了某些介面（？）。