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