华大单片机HC32L110 HC32F003 HC32F005 UART串口通讯

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前言

华大单片机HC32L110、HC32F003和HC32F005系列MCU有相同的UART通讯模块，因此这三个系列UART模块的使用程序也相同，本文将介绍通过中断的方式进行UART的通讯。

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数据格式

此UART模块共有模式0~模式3四种通讯模式，其中模式0为半双工同步通讯模式，此模式为同步模式不在我们今天的讨论范围之内。此模块支持8bit、9bit的数据格式，因此异步通讯的数据格式为：1位起始位，8bit或9bit的数据位，1位结束位。模式1为8bit数据位的全双工异步模式；模式2和模式3为9bit数据位的全双工异步通讯模式。具体如下图：

由上图可知模式2和模式3中数据多了个TB8位。该位在多机通讯环境下使用时，当 TB8=1，表明所接收的是地址帧；当 TB8=0，表明所接收的是数据帧。当不需要多机通讯时，此位作为奇偶校验位来使用。大家在使用UART模块之前一定要注意确定自己要使用的模式，模式如果选错会直接导致通讯数据出现错误。

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波特率产生

异步通讯时波特率有两种产生方式。Mode2为一种方式，Mode1和Mode3为一种方式。
Mode2:
当工作在 Mode2 时，波特率被固定在如下公式所得值：

其中，UARTx_SCON.DBAUD 表示双倍波特率，Freq 为 PCLK 时钟频率。

Mode1/3:
当工作在 Mode1 或者 Mode3 时，波特率由 TIMER 的溢出时间决定。具体公式如下图
所示：

其中，UARTx_SCON.DBAUD 表示双倍波特率，Freq 为 PCLK 时钟频率，TM 为TIMER 计数值。注意，TIMER 必须配置为 16 位自动重载入模式，计数寄存器和重载寄存器都得写入 TM 值。UART0对应使用的TIMER是TIM0，UART1对应使用的TIMER是TIM1。对于不同的PCLK产生的不同的波特率误差是有差别的，大家在使用的时候最好先查下误表，看下自己的配置所对应的误差是否在可接受的范围，如果误差不可接受，更改到自己可以接受的误差所对应的配置。不同配置波特率误差表在本文最后。

发送数据
发送数据时，与 UARTx_SCON.REN 的值无关，将所发送数据写入 UARTx_SBUF 寄存器中，数据就会从 TXD 移出（低位在先，高位在后）。

接收数据
接收数据时，需将 UARTx_SCON.REN 位置 1，并将 UARTx_ISR.RI 位清 0。开始接收 RXD 上数据（低位在先，高位在后），当接收完毕，可以从 UARTx_SBUF 寄存器读出。

接收缓存
通用 UART（UART0/1）接收端有一个帧长度（8/9bits）的接收缓存，也就是说当一帧数据接收完毕后，接收缓存中的数据会被一直保持，直到下一帧数据的 Stop 位接收完毕后，接收缓存才会更新为新一帧数据。

发送缓存
通用 UART（UART0/1）发送端不支持发送缓存。如果在发送数据过程中，填写UARTx_SBUF 寄存器，将会破坏当前正在发送数据。软件应该避免这种操作。

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相关寄存器

寄存器	位	符号	描述	说明
UARTx_SBUF			数据寄存器
	7:0	SBUF	数据寄存器	发送数据时，待发送数据写入该寄存器； 接收数据时，从该寄存器中读出接收到的数据； 注意，对该寄存器读的值实际是 RxBuffer 中的值，对该寄存器写的值实际是写到了 TXShifter 中。
UARTx_SCON			控制寄存器
	9	DBAUD	波特率倍率设置	0：单倍波特率； 1：双倍波特率
	7:6	SM01	工作模式配置	00：mode0；01：mode1； 10：mode2；11：mode3
	5	SM2	多机通讯使能控制	0：关闭多机通信功能 1：使能多机通信功能
	4	REN	接收使能	mode0： 0：发送，1：接收 其他： 0：发送，1：接收/发送
	3	TB8	发送数据时待发送的TB8位
	2	RB8	接收数据时收到的RB8位
	1	TIEN	发送完成中断使能	0：禁止发送完成中断 1：使能发送完成中断
	0	RIEN	接收完成中断使能	0：禁止接收完成中断 1：使能接收完成中断
UARTx_ISR			标志位寄存器
	2	FE	接收帧错误标志位；硬件置位，软件清零	1：FE中断标志有效 0：FE中断标志无效
	1	TI	发送完成中断标志位；硬件置位，软件清零	1：TI中断标志有效 0：TI中断标志无效
	0	RI	接收完成中断标志位；硬件置位，软件清零	1：RI中断标志有效 0：RI中断标志无效
UARTx_ICR			中断标志位清除寄存器
	2	FECLR	清除接收帧错误标志位	写0清零，写1无效
	1	TICLR	清除发送完成中断标志位	写0清零，写1无效
	0	RICLR	清除接收完成中断标志位	写0清零，写1无效

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相关程序

配置中断相关内容

stcUartIrqCb.pfnRxIrqCb = RxIntCallback; //配置接收中断回调函数
stcUartIrqCb.pfnTxIrqCb = NULL;
stcUartIrqCb.pfnRxErrIrqCb = ErrIntCallback; //配置错误中断回调函数
stcConfig.pstcIrqCb = &stcUartIrqCb; //配置中断服务函数
stcConfig.bTouchNvic = TRUE; //允许中断

配置通讯相关内容

stcConfig.enRunMode = UartMode3; //测试项，更改此处来转换4种模式测试
stcMulti.enMulti_mode = UartNormal; //测试项，更改此处来转换多主机模式，mode2/3才有多主机模//式，此处配置为正常工作模式
stcConfig.pstcMultiMode = &stcMulti; //配置正常或多机工作模式

配置波特率

    stcBaud.bDbaud = 0u;                              //双倍波特率功能
    stcBaud.u32Baud = 9600u;                          //更新波特率位置
    stcBaud.u8Mode = UartMode3;                      //计算波特率需要模式参数
    pclk = Clk_GetPClkFreq();                        //获得PCLK
    timer=Uart_SetBaudRate(UARTCH1,pclk,&stcBaud); //计算波特率所需TIMER值

    stcBtConfig.enMD = BtMode2;                      //自动重装载16位计数器/定时器
    stcBtConfig.enCT = BtTimer;                      //定时模式
    Bt_Init(TIM1, &stcBtConfig);                     //调用basetimer1设置函数产生波特率
    Bt_ARRSet(TIM1,timer);                            //配置重载值
    Bt_Cnt16Set(TIM1,timer);                          //配置计数值
    Bt_Run(TIM1);                                      //启动定时

串口及接收中断配置

    Uart_Init(UARTCH1, &stcConfig);                //串口1初始化
    Uart_EnableIrq(UARTCH1,UartRxIrq);             //允许串口1接收中断
    Uart_ClrStatus(UARTCH1,UartRxFull);            //清串口1接收中断标志
    Uart_EnableFunc(UARTCH1,UartRx);               //串口1接收中断使能

接收中断回调函数

void RxIntCallback(void)
{
    u8RxData[1]=M0P_UART1->SBUF;                    //取出接收数据
    u8RxFlg = 1;                                      //接收标志置1
}

主逻辑

while(1)
{
    CheckFlg = 0;                                           //校验出错标志清零
    if(u8RxFlg)                                             //有接收数据进入，无数据跳过
    {
        u8RxFlg = 0;                                        //接收标志清零
        if(Uart_CheckEvenOrOdd(UARTCH1,Even,u8RxData[1])!=Ok)   //检查偶检验是否成功
        {
            CheckFlg = 1;                                          //偶校验出错
        }
        else
        {
            Uart_SetTb8(UARTCH1,Even,u8RxData[0]);             //根据数据设置TB8位
            Uart_SendData(UARTCH1,u8RxData[0]);               //发送数据
            Uart_SetTb8(UARTCH1,Even,u8RxData[1]);
            Uart_SendData(UARTCH1,u8RxData[1]);
        }
    }
}

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UART模式对比

好多朋友在使用UART的时候因为没有掌握4种模式的差别，所示调试的时候总是接收数据不对，走了很多弯路，现在就把不同种的差别总结一下。
半双工同步模式
Mode0 波特率为固定的 PCLK 时钟的 1/12。不常用。
全双工异步模式
Mode1 数据位8位，不带检验位，不带多机通讯功能，波特率由TIMER产生，常用；
Mode2 数据位9位，带检验位，带多机通讯功能，波特率为与PCLK有关的固定值，不常用；
Mode3 数据位9位，带检验位，带多机通讯功能，波特率由TIMER产生，常用。
不同模式的总结可以参考下表：

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不同配置波特率误差表

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