STM32F407普通IO口模拟串口实现不定长数据收发-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了STM32F407普通IO口模拟串口实现不定长数据收发。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

前言

因为项目中用到的串口比较多，STM32F407VET6自带的串口不够用了，所以只能考虑用模拟串口来实现功能。普通的IO口来模拟串口需要先了解串口的时序图，需要用到两个IO引脚即收发引脚，两个定时器，一个用于发送延时使用，一个用于产生中断接收数据。代码的初始化主要用CubeMx自动生成，功能代码自己完成。下面一起来看看吧。

前言

一、普通IO模拟串口原理

二、实际应用

1.STM32CubeMx初始化

2.数据发送和接收功能代码

测试功能代码

一、普通IO模拟串口原理

单片机普通io模拟串口的关键在于弄清楚串口的时序图，也是普通IO需要严格的遵循串口协议规则，串口时序图如下图所示。

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一个起始位是从高电平到低电平，中间八位是数据位和奇偶校验位，第十位是停止位，这样就接收了一个字节的数据。

模拟串口还有最重要的一点是串口波特率，一般常见的有115200和9600，当波特率是115200时，发送1bit数据需要 1/115200 = 8.68us；所以，根据协议每一位数据传输电平持续8.68us，当波特率是9600时，发送1bit数据需要 1/9600= 104us；所以，根据协议每一位数据传输电平持续104us。

在接收的地方，通过中断来触发启动，然后启动一个定时器，根据波特率的电平持续时间，在电平的中间去检测，是高电平还是低电平，从而确定bit的值。所以，检测到下降沿后延时一下，再启动定时器，定时去判断IO的高低。

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此处参考：48 STM32普通IO模拟usart串口_stm32io口模拟uart_Chasing_Chasing的博客-CSDN博客

二、实际应用

1.STM32CubeMx初始化

首先是选择STM32F407VET6芯片，然后配置始终和需要的IO口和定时器

我配置的主时钟比较高，为168MHz

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下面是两个定时器，定时器6是用来发送延时的，定时器7是经过104us产生中断接受数据电平的

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下面配置两个普通的IO口，我配置的是PF3和PF4， PF3用来发送数据，PF4用来接收数据，PF4需要下降触发中断，下面细讲。

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配置完以后记得使能相应的中断，定时器7的中断和PF4的下降沿中断。

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2.数据发送和接收功能代码

数据发送主要是根据串口时序图进行发送相应的电平位，iousart.h代码如下：

#ifndef __IOUSART_H_
#define    __IOUSART_H_
 
#include "stm32f4xx_hal.h"
 #include "gpio.h"
//#include "sys.h"
//#include "delay.h"
 
 
//定义通信波特率
#define BaudRate_9600    104        //1000000us/9600=104.1666    发送1个位所需要的时间
//GPIO TX脚宏定义
#define iouart1_TXD(n)  if(n) HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET); \
                              else  HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET);
//GPIO RX脚宏定义
#define iouart1_RXD()  HAL_GPIO_ReadPin(GPIOF, GPIO_PIN_4)

#define SUartLength        200            //模拟串口缓冲区长度
 
enum{
    COM_START_BIT,
    COM_D0_BIT,
    COM_D1_BIT,
    COM_D2_BIT,
    COM_D3_BIT,
    COM_D4_BIT,
    COM_D5_BIT,
    COM_D6_BIT,
    COM_D7_BIT,
    COM_STOP_BIT,
};
 
void iouart1_delayUs(volatile uint32_t nTime);
void iouart1_delayUs_104(void);
void S_Uart_Send_Buff(uint8_t *buff,uint8_t length);
void S_Uart_Send_Str(uint8_t *str);
void S_Uart_One_Tx(uint8_t Data);
uint8_t S_Uart_Rx_Handler(uint8_t *buf,uint8_t *length);

 
#endif /* __LED_H */
iousart.c代码如下：
#include <stdio.h>
#include "iousart.h"
#include "tim.h"
#include "string.h"


uint32_t recvData = 0;
uint8_t recvStat = COM_STOP_BIT;

uint8_t SUartCnt;                    //模拟串口缓冲区长位置
uint8_t SUartBuff[SUartLength];  

uint8_t len;
uint8_t buff[200];
   //模拟串口缓冲区

/***************************************
*    函 数 名: Delay_Ms
*    功能说明: 延时
*    形    参：nTime,单位为uS
*    返 回 值: 无
****************************************/
void iouart1_delayUs(volatile uint32_t nTime)
{ 
    uint16_t tmp;
    tmp = __HAL_TIM_GetCounter(&htim6);    //获得 TIM6 计数器的值
    if(tmp + nTime <= 65535)
        while( (__HAL_TIM_GetCounter(&htim6) - tmp) < nTime );
    else
    {
        __HAL_TIM_SetCounter(&htim6,0);  //设置 TIM3 计数器寄存器值为0
        while( __HAL_TIM_GetCounter(&htim6) < nTime );
    }
}
 
/*****************************************
*    函 数 名: iouart1_SendByte
*    功能说明: 模拟串口发送一字节数据
*    形    参：无
*    返 回 值: 无
******************************************/

//模拟串口发送一个字节
void S_Uart_One_Tx(uint8_t Data)
{
    uint8_t i;
 
    iouart1_TXD(0);  //起始位
    iouart1_delayUs(104);
 
    for(i=0; i<8; i++)
    {
        if(Data & 0x01)            //串口协议 先发LSB
        {    
            iouart1_TXD(1);
        }
        else 
        {
            iouart1_TXD(0);
        }
        
        iouart1_delayUs(104);
        Data >>= 1;
    }
    
    iouart1_TXD(1);    //结束标志位
    iouart1_delayUs(104);
}
 
//模拟串口发送数组
void S_Uart_Send_Buff(uint8_t *buff,uint8_t length)
{
    for(uint8_t i=0; i<length; i++)
    {
        S_Uart_One_Tx(buff[i]);    
    }
}

 //模拟串口发送字符串
void S_Uart_Send_Str(uint8_t *str)
{
//    uint32_t i = 0;
    uint32_t len = strlen((const char*)str);
    for(uint8_t i=0; i<len; i++)
    {
        S_Uart_One_Tx(str[i]);    
    }
}


//接收串口数据处理
uint8_t S_Uart_Rx_Handler(uint8_t *buf,uint8_t *length)
{
    *length = 0;
    if(SUartCnt > 0)            //模拟串口缓冲区不为空
    {
        *length = SUartCnt;            
        memcpy(buf,SUartBuff,*length);        //将SUartBuff里面的数据复制到buf里面，长度为*length        
        SUartCnt = 0;
//        memset(SUartBuff,0x00,256);  //清除缓存        
    }    
    return *length;
}
数据接收是下降沿触发中断后，先延时52us再开始进行数据接收，这样可以使得每次读取到的电平处于中间，有利于数据的准确性，触发中断后在中断回调函数中延时52us后关闭外部中断并开启定时器7进行104us的数据位读取，等到读取到停止位的时候，开启外部中断并关闭定时器7，进行数据存储。外部中断处理函数和定时器中断回调函数代码如下：
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_4)
    {                            
        if(iouart1_RXD() == 0) 
        {
            if(recvStat == COM_STOP_BIT)
            {
                HAL_NVIC_DisableIRQ(EXTI4_IRQn);   //关闭下降沿中断
                recvStat = COM_START_BIT;
                //延时52us
                iouart1_delayUs(52);  //延时超过检测电平的正中间
                HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim7);   //开启定时器7                
            }
        }
    }    
}

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* USER CODE BEGIN Callback 0 */

  /* USER CODE END Callback 0 */
  if (htim->Instance == TIM1) {
    HAL_IncTick();
  }
  /* USER CODE BEGIN Callback 1 */
    if(htim->Instance == htim7.Instance)
        {            
            recvStat++;
            if(recvStat == COM_STOP_BIT)//COM_D7_BIT
            {
                //到这里接收完成一个字节数据
                HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI4_IRQn);//开启下降沿中断
                 HAL_TIM_Base_Stop(&htim7);//关闭定时器
                __HAL_TIM_SetCounter(&htim7,0);//定时器清零
                if(SUartCnt < SUartLength)
                    SUartBuff[SUartCnt++] = recvData;            //存入缓冲区
                else 
                    SUartCnt = 0;
                recvData =0;
                
                return;
            }
            if(iouart1_RXD())
            {
                recvData |= (1 << (recvStat - 1));
            }else{
                recvData &= ~(1 << (recvStat - 1));
            }
        }
  /* USER CODE END Callback 1 */
}

经过接收串口数据处理函数对数据的处理，在主函数main里面进行测试 uint8_t S_Uart_Rx_Handler(uint8_t *buf,uint8_t *length)。

while (1)
{
   if(S_Uart_Rx_Handler(buff,&len))
       {
           S_Uart_Send_Buff(buff,len);           //将收到的数据发送出去
           memset(buff,0x00,200); //清除缓存
       }

//   S_Uart_One_Tx('a');
//   S_Uart_Send_Buff(p_Arr1,sizeof(p_Arr1) / sizeof(p_Arr1[0]));
//   S_Uart_Send_Str(AT_CMD_softAP);

   HAL_Delay(100);
/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */
}