cortex-A7 UART总线实验---STM32MP157
实验目的：实现字符/字符串收发
一，总线相关
1，总线：各个部件之间传输的一种媒介
芯片内部总线：核与芯片内部控制器进行连接
A7---AHB4总线---GPIO控制器
A7---AHB4总线---RCC控制器
芯片外部总线：SOC与各个外设这件连接
PC---UART总线---Target
SOC---IIC总线---温湿度传感器
SOC---SPI总线---数码管
2，串行总线 / 并行总线：
串行总线 ：在同一时刻，根据时钟线的变化，数据线只能收发一位数据，优点：占用引脚资源少，缺点：收发数据比较慢
并行总线：在同一时刻可以收发多位数据，优点：传输速度比较快，缺点：占用引脚资源多
3，单工 / 半双工 / 全双工：
单工：要么发送，要么接收，只能选一个
半双工：可以收，可以发，不能同时收发
全双工：可以同时进行收发
4，同步 / 异步：
1，同步：双方通讯时，共用一个时钟源，一根时钟线
2，异步：双方通讯时，有各自的时钟源，不存在时钟线，需要配置时钟源一致
5，连接方式：
1，直连
2，USB转串口连接方式
串口电平：RS232电平
SOC：TTL电平
3，ST-LINK仿真器连接方式
ST-LINK仿真器作用：完成USB协议和串口协议之间转换
在ST-LINK仿真器，有一个芯片STM32F103，在芯片内部固化一端代码 === 完成协议之间转换
这段代码不开源，通电自动工作
二，串口通信信息（异步串行全双工总线）
1，配置信息
波特率：115200 ====1s可以收发115200bits数据
单位：bps（二进制 / 秒），比特率
8：8位数据位
N：无校验位
1：1位停止位
2，串口通讯协议
1，空闲态：总线不进行数据传输时，处于空闲态，高电平
2，起始位：通讯开始的标志，低电平
3，数据传输：收据收发，先发送低位，再发送高位
4，校验位：奇校验：数据中1个数为奇数，补0，数据中1个数为偶数，补1
偶校验：数据中1个数为奇数，补1，数据中1个数为偶数，补0
5，停止位：收发结束标志，高电平
校验时钟源：异步通讯，双方有各自的时钟源，每发一帧数据，数据都会产生误差，误差会累积，所以需要校准时钟源
三，分析电路
USART / UART：Universal synchronous/asynchronous receiver transmitter 通用同步 / 异步接收 / 发送
网络编号 === 引脚编号
UART4_TX === PG11
UART4_RX === PB2
1，框图
1，分析RCC / GPIO / UART章节
2，RCC：使能 GPIOB / GPIOG / UART4组
3，GPIO：1）设置复用功能模式，2）设置引脚对应功能
4，UART：1）初始化相关操作，2）实现数据收发
四，分析RCC章节
1，确定总线连接
A7---AHB4总线----RCC控制器 / GPIO控制器
A7---APB1总线---UART控制器
2，基地址
GPIOF：0x50008000
GPIOB：0x50003000
RCC：0x50000000
UART4：0x40010000
3，分析寄存器
1，分析RCC_MP_AHB4ENSETR寄存器
作用：使能GPIO组控制器
地址：0x50000000 + 0xA28 = 0x50000A28
伪代码：RCC_MP_AHB4ENSETR [1] = 1 === GPIOB
RCC_MP_AHB4ENSETR [6] = 1 === GPIOG
2，分析RCC_MP_APB1ENSETR寄存器
作用：使能UART组控制器
地址：0x50000000 + 0xA00 = 0x50000A00
伪代码：RCC_MP_APB1ENSETR [16] = 1
五，分析GPIO章节
1，分析GPIOx_MODER寄存器
作用：设置GPIO引脚模式为复用功能模式（输入，输出，复用，模拟）
地址：0x50003000 + 0x00 = 0x50003000 === GPIOB
0x50008000 + 0x00 = 0x50008000 === GPIOG
伪代码：GPIOB_MODER [5:4] = 01 === GPIOB
GPIOG_MODER [23:22] = 01 === GPIOG
2，分析GPIOx_AFRL寄存器
作用：设置GPIO引脚（0~7引脚）复用功能
地址：0x50003000 + 0x20 = 0x50003020
伪代码：GPIOB_AFRL [11:8] = 1000 === GPIOB
2，分析GPIOx_AFRH寄存器
作用：设置GPIO引脚（8~15引脚）复用功能
地址：0x50008000 + 0x24 = 0x50008024
伪代码：GPIOG_AFRL [15:12] = 1000 === GPIOG
六，分析UART章节
1，内部框图
2，芯片内部协议
3，发送一个字符流程
4，接收一个字符流程
5，分析寄存器
1，分析USART_CR1寄存器
作用：初始化 / 使能操作
地址：0x40010000 + 0x00 = 0x40010000
伪代码：USART_CR1[28[12] = 00 ==== 设置串口1位起始位，8位数据位
USART_CR1[15] = 0 ==== 设置串口16倍采样率，和波特率设置有关
USART_CR1[10] = 0 ==== 设置串口无校验位
USART_CR1[3] = 1 ==== 设置串口发送位使能
USART_CR1[2] = 1 ==== 设置串口接收位使能
USART_CR1[0] = 1 ==== 设置串口使能
2，分析USART_CR2寄存器
作用：设置串口停止位
地址：0x40010000 + 0x04 = 0x40010004
伪代码：USART_CR2[13:12] = 00 ==== 设置串口1位停止位
3，分析USART_BRR寄存器
作用：设置串口波特率为 115200
地址：0x40010000 + 0x0C = 0x4001000C
伪代码：USART_BRR = 0x22B 公式：主频64MHz / 115200 = 0x22B
4，分析USART_RDR寄存器
作用：设置串口接收数据寄存器
地址：0x40010000 + 0x24 = 0x40010024
伪代码：ch = USART_RDR
5，分析USART_TDR寄存器
作用：用来存放串口发送数据
地址：0x40010000 + 0x28 = 0x40010028
伪代码：USART_TDR = ch
6，分析USART_PRESC寄存器
作用：设置串口分频，本实验设置位不分频
地址：0x40010000 + 0x2C = 0x4001002C
伪代码：USART_PRESC [3:0] = 0000 设置位不分频
7，分析USART_ISR寄存器
作用：判断收发寄存器状态
地址：0x40010000 + 0xC0 = 0x400100C0
伪代码：
USART_ISR [7] ==== 判断发送数据寄存器是否为空：发送寄存器满，需要等待，直到发送数据寄存器为空才可以发送下一位数据
0：发送数据寄存器满，需要等待 1：发送数据寄存器空，可以发送下一位数据
USART_ISR [6] ==== 判断一帧数据是否发送完成
0：没有发送完成，需要等待 1：发送完成，可以发送下一帧数据
USART_ISR [5] ==== 判断接收数据寄存器中是否有数据可以读
0：没有收到数据，需要等待 1：接收到数据，可以读