STM8S003软件串口的实现

软件串口的实现原理

一切发送和接收的过程都是在后台完成的,具体实现需要一个带捕获&匹配功能的定时器,本实现用的是TIM1。任意具有捕获输入功能的引脚都可以用作

接收引脚，任意GPIO引脚都可以用作发送引脚。此实现用TIM_CH4作为发送引脚，TIM1_CH3作为接收引脚。

整个数据传输过程基于定时器1的溢出事件，溢出周期为发送半个bit的时间，这是因为发送和接收用的是同一个定时器。

发送环节：

当有数据字节进入发送缓存后，发送请求标志被置位，最近的一个事件更新中断用于启动此次发送传输，从产生发送请求到开始发送的最长延时为一个

溢出周期。在每个偶数的溢出中断中设置相应的发送引脚的电平。

接收环节：

空闲状态下，CH3一直处于输入捕获状态，当捕获到第一个下降沿时（起始位），此时计数器的值会自动保存到CCR3中用于之后的匹配，在捕获中断中

将通道模式改为匹配，同时禁止该引脚的捕获/匹配功能，使其成为普通的GPIO引脚，以便检测输入电平。由于半个bit周期的溢出事件存在，所以最近

的一次匹配肯定出现在起始位的中间点，此时读取引脚上的电平，以得到该位的逻辑，之后丢弃偶数次的匹配中断，在奇数次匹配中断中读取剩余的位

的值，知道接收到完整的一字节数据（包括停止位），将通道模式改为捕获，等待下一字节。  

具体实现代码如

#define BAUDRATE_SWUART         (1200)
#define USR_OVF_ONLY            (0x04)
#define TIM1_CR_CEN             (0x01)      //定时器4计数使能
#define TIM1_SR_UIF             (0x01)
#define TIM1_SR_CC3IF           (0x08)
#define UPDATE_INTER_ENABLE     (0x01)
#define CAP_COMP_INTER_ENABLE3  (0x08)
#define CHANN3_INPUT_TI3FP3     (0x01)
#define CHANN3_OUTPUT           (0xFC)
#define CHANN3_FUNC_MASK        (0x03)
#define CHANN3_CAP_COMP_ENABLE  (0x01)
#define CHANN3_CAP_COMP_DISB    (0xFE)
#define CAP_FALL_EDGE           (0x02)
#define START_BIT_POS           (0x01)      //起始位位置
#ifdef  HAVE_PARITY
#define WORD_LENGTH             (11)        //1个起始位，8个数据位，1个奇偶校验位，1个停止位
#define SET_RCV_BIT             (0x400)
#define STOP_BIT_POS            (0x200)     //停止位位置
#define CHECK_BIT_POS           (0x100)
#else
#define WORD_LENGTH             (10)
#define SET_RCV_BIT             (0x200)
#define STOP_BIT_POS            (0x100)
#endif
#define BIT_MASK                (0x01)
#define EVEN_CHECK              (0)
/*
*********************************************************************************************************
*                                            GLOBAL VARIABLES
*********************************************************************************************************
*/
bool      IsFirstBit;
bool      TxByteReady;
bool      IsOdd;
uint8_t   TxBitCnt;                      //发送位数计数
uint8_t   RxBitCnt;
uint16_t  TxByte;                        //移位发送缓存
uint16_t  RxByte;
/*
*********************************************************************************************************
* Description: Swuart初始化
*
* Arguments  : none
*
* Returns    : none
*
* Notes      : 1200
*********************************************************************************************************
*/
void InitSwuart (void)
{
    TIM1->ARRH = (F_MASTER / (BAUDRATE_SWUART * 2)) >> 8;
    TIM1->ARRL = (uint8_t)(F_MASTER / (BAUDRATE_SWUART * 2));
    TIM1->CR1 = USR_OVF_ONLY;                                   //仅计数器溢出才产生更新事件
    TIM1->CCMR3 = CHANN3_INPUT_TI3FP3;
    TIM1->CCER2 = CHANN3_CAP_COMP_ENABLE | CAP_FALL_EDGE;
    TIM1->IER = UPDATE_INTER_ENABLE |CAP_COMP_INTER_ENABLE3;
    TIM1->CR1 = TIM1_CR_CEN;
    SwuartTxByte(0xFF);                                        //初始化后第一个发送的第一个字节要丢弃
}
/*
*********************************************************************************************************
* Description: 发送一个字节
*
* Arguments  : byte: 待发送的字节
*
* Returns    : none
*
* Notes      : none
*********************************************************************************************************
*/
void SwuartTxByte (uint8_t byte)
{  
    TxByte = byte;
    TxBitCnt = WORD_LENGTH;
                       
    TxByte |= STOP_BIT_POS; //添加停止位
                       
    #ifdef HAVE_PARITY
    if (GetParity(byte, EVEN_CHECK)){
        TxByte |= CHECK_BIT_POS;
    }
    #endif
                       
    TxByte = TxByte << START_BIT_POS;      //添加起始位
                       
    TxByteReady = true;
    IsFirstBit = true;
}
/*
*********************************************************************************************************
* Description: 发送数据
*
* Arguments  : data: 指向待发送数据的指针
*              len:  数据长度
*
* Returns    : none
*
* Notes      : none
*********************************************************************************************************
*/
void SwuartSend (const uint8_t *data , uint8_t len)
{
           uint8_t i;
    static uint8_t SwuartSendBuf[50];
                       
    for (i = 0; i < len; i++){
        SwuartSendBuf[i] = data[i];
    }
                       
    i = 0;
    while (len--){
        SwuartTxByte(SwuartSendBuf[i++]);
        while (TxByteReady){
            ;
        }
    }
}
/*
*********************************************************************************************************
* Description: 奇偶校验
*
* Arguments  : byte: 待校验的字节
*              parity: 校验类型选择
*
* Returns    : none
*
* Notes      : 校验位的值
*********************************************************************************************************
*/
#ifdef HAVE_PARITY
uint8_t GetParity (uint8_t byte, uint8_t parity)
{
    uint8_t  i;
    uint8_t  n;
    uint16_t data;
                       
    data = byte;
    n = 0;
                       
    if (data){
        do{
            i = data & 0x01;
            if ( i > 0 ){
                n++;
            }
            data = data >> 1;
        } while ( data > 0 ) ;
    }
    n = n & 0x01;
                       
    if (parity){      //奇校验
        if(n){
            return 0;
        } else {
            return 1;
        }
    } else {         //偶校验
        if(n){
            return 1;
        } else {
            return 0;
        }
    }
}
#endif
#pragma vector = TIM1_OVF_IRQn
__interrupt void Uart_Tx_Timing (void)
{
    static uint8_t OvfInterCnt;
                       
    TIM1->SR1 &= ~TIM1_SR_UIF;
                       
    if (!TxByteReady){
        return;
    }
    if (IsFirstBit){
        OvfInterCnt = 0;
        IsFirstBit = false;
    }
    if (!(OvfInterCnt % 2) && TxBitCnt){          //丢弃奇数此溢出中断，因为发送1位的时间为两个溢出周期
        GPIOC->ODR.ODR4 = TxByte & BIT_MASK;
        TxByte = TxByte >> 1;
        TxBitCnt--;
    }
    OvfInterCnt++;
    if (!TxBitCnt && !(OvfInterCnt % 2)){         //一个字节发送完毕，保证一个完整的停止位
        TxByteReady = false;
    }
}
#pragma vector = TIM1_CAP_COMP_IRQn
__interrupt void Uart_Rx_Timing (void)
{
           uint8_t tmp;
    static uint8_t CapCompCnt;
                       
    TIM1->SR1 &= ~TIM1_SR_CC3IF;
                       
    if ((TIM1->CCMR3 && CHANN3_FUNC_MASK) == CHANN3_INPUT_TI3FP3){
        TIM1->CCER2 &= CHANN3_CAP_COMP_DISB;                //此处顺序不能颠倒，要先禁止，后修改通道模式
        TIM1->CCMR3 &= CHANN3_OUTPUT;
        CapCompCnt = 1;
        RxBitCnt = WORD_LENGTH;
        RxByte = 0;
        return;
    }
                       
    if ((CapCompCnt % 2) && (RxBitCnt > 1)){               //在奇数次中断中读取数据
        if (GPIOC->IDR.IDR3 && (CapCompCnt == 1)){         //软件滤波
            TIM1->CCMR3 &= ~CHANN3_FUNC_MASK;
            TIM1->CCMR3 |= CHANN3_INPUT_TI3FP3;
            TIM1->CCER2 |= CHANN3_CAP_COMP_ENABLE;
            return;       
        }
                           
        #ifdef HAVE_PARITY
        if (RxBitCnt == 2){                                //奇偶校验
            if (GPIOC->IDR.IDR3 != GetParity((uint8_t)(RxByte >> 1), EVEN_CHECK)){
                TIM1->CCMR3 &= ~CHANN3_FUNC_MASK;
                TIM1->CCMR3 |= CHANN3_INPUT_TI3FP3;
                TIM1->CCER2 |= CHANN3_CAP_COMP_ENABLE;
                return;   
            }
        }
        #endif
                                   
        if (GPIOC->IDR.IDR3){
            RxByte |= SET_RCV_BIT;
        }
                            
        RxBitCnt--;
        RxByte = RxByte >> 1;
    }
                       
    CapCompCnt++;
                       
    if ((RxBitCnt == 1) && (CapCompCnt % 2)){              //检测到停止位后，重新切换到捕获模式
        TIM1->CCMR3 &= ~CHANN3_FUNC_MASK;
        TIM1->CCMR3 |= CHANN3_INPUT_TI3FP3;
        TIM1->CCER2 |= CHANN3_CAP_COMP_ENABLE;
                           
        if (GPIOC->IDR.IDR3){
            if (!QueueAdd(&queue_uart2, (uint8_t)(RxByte >> 1))){
                tmp = (uint8_t)(RxByte >> 1);               //队列满则丢弃该字节
                tmp = tmp;                                  //避免编译器警告
            }
        }
    }
}