第六十一章：CH32V103应用教程——USART-单线半双工

草帽王子 · 发表于 2021-4-30 18:05:14

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本帖最后由草帽王子于 2021-9-10 17:51 编辑

本章教程主要通过UART2和USART3进行单线半双工模式数据收发。

1、USART简介及相关函数介绍

半双工模式支持使用单个引脚（只使用TX引脚）来接收和发送，TX引脚和 RX引脚在芯片内部连接。
单线半双工模式通过设置USART控制寄存器3（USARTx_CTLR3）的HDSEL位选择。在这个模式里，下面的位必须保持清零状态：

● USARTx_CTLR2寄存器的LINEN和CLKEN位
● USARTx_CTLR3寄存器的SCEN和IREN位
USART可以配置成遵循单线半双工协议。在单线半双工模式下，TX和RX引脚在芯片内部互连。通过使用控制位”HALF DUPLEX SEL”(USARTx_CTLR3寄存器中的HDSEL位)选择半双工和全双工通信。
当HDSEL位置1时，即选择半双工通信方式，在这种方式下：
● RX不再被使用
● 当没有数据传输时，TX总是被释放。因此，它在空闲状态的或接收状态时表现为一个标准I/O口。这就意味该I/O在不被USART驱动时，必须配置成悬空输入(或开漏的输出高)。

除此以外，通信与正常USART模式类似。由软件来管理线上的冲突(例如通过使用一个中央仲裁器)。特别的是，发送从不会被硬件所阻碍。当USART控制寄存器 1（USARTx_CTLR1）的TE位被置1时，只要数据一写到数据寄存器上，发送就继续。
关于CH32V103 USART具体信息，可参考CH32V103应用手册。USART标准库函数在第三章节已介绍，在此不再赘述。

2、硬件设计

本章教程主要通过UART2和USART3进行单线半双工模式数据收发。将开发板USART2与USART3连接起来即可，具体连接方式如下：

硬件连线：PA2 —— PB10

3、软件设计

本章教程主要通过UART2和USART3进行单线半双工模式数据收发，具体程序如下：
usart.h文件

#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "ch32v10x_conf.h"
/* Global typedef */
typedef enum
{
FAILED = 0,
PASSED = !FAILED
} TestStatus;
void USARTx_CFG(void);
TestStatus Buffercmp(uint8_t* Buf1, uint8_t* Buf2, uint16_t BufLength);
#endif

复制代码

usart.h文件主要进行相关定义和函数声明；
usart.c文件

#include "usart.h"
/*******************************************************************************
* Function Name : USARTx_CFG
* Description : Initializes the USART2 & USART3 peripheral.
* Input : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void USARTx_CFG(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2|RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);
//因为配置为单线半双工通信，因此此处只需对USART2和USART3的TX引脚进行配置，RX引脚不再被使用
/* USART2 TX-->A.2 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; /* Only Configure TX Pin */
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* USART3 TX-->B.10 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; /* Only Configure TX Pin */
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200; //设置串口波特率为115200
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长为8位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //1个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //发送和接收模式
USART_Init(USART2, &USART_InitStructure); //初始化串口
USART_Init(USART3, &USART_InitStructure);
USART_Cmd(USART2, ENABLE);
USART_Cmd(USART3, ENABLE);
//使能开启半双工通信，开启半双工模式的方式是对控制寄存器 3（R16_USARTx_CTLR3）的 HDSEL 位置位
USART_HalfDuplexCmd(USART2, ENABLE);
USART_HalfDuplexCmd(USART3, ENABLE);
}
/*******************************************************************************
* Function Name : Buffercmp
* Description : Compares two buffers
* Input : Buf1,Buf2:buffers to be compared
* BufferLength: buffer's length
* Return : PASSED: Buf1 identical to Buf2
* FAILED: Buf1 differs from Buf2
*******************************************************************************/
TestStatus Buffercmp(uint8_t* Buf1, uint8_t* Buf2, uint16_t BufLength)
{
while(BufLength--)
{
if(*Buf1 != *Buf2)
{
return FAILED;
}
Buf1++;
Buf2++;
}
return PASSED;
}

复制代码

usart.c文件主要包括2个函数：USARTx_CFG函数、Buffercmp函数。USARTx_CFG函数主要进行串口初始化配置；Buffercmp函数主要进行发送数据和接收数据的比较。

main.c文件

/********************************** (C) COPYRIGHT *******************************
* File Name : main.c
* Author : WCH
* Version : V1.0.0
* Date : 2020/04/30
* Description : Main program body.
*******************************************************************************/
/*
*@Note
单线半双工模式，Master/Slave 模式收发例程：
Master：USART2_Tx(PA2)
Slave ：USART3_Tx(PB10)
本例程演示 UART2 和 USART3 单线半双工模式数据收发。
注：
硬件连线：PA2 —— PB10
*/
#include "debug.h"
#include "usart.h"
/* Global define */
#define TxSize1 (size(TxBuffer1))
#define TxSize2 (size(TxBuffer2))
#define size(a) (sizeof(a) / sizeof(*(a)))
/* Global Variable */
u8 TxBuffer1[] = "*Buffer1 Send from USART2 to USART3 using HalfDuplex Mode!"; /* Send by UART2 */
u8 TxBuffer2[] = "#Buffer2 Send from USART3 to USART2 using HalfDuplex Mode!"; /* Send by UART3 */
u8 RxBuffer1[TxSize1]={0}; /* USART2 Using */
u8 RxBuffer2[TxSize2]={0}; /* USART3 Using */
u8 TxCnt1 = 0, RxCnt1 = 0;
u8 TxCnt2 = 0, RxCnt2 = 0;
TestStatus TransferStatus1 = FAILED;
TestStatus TransferStatus2 = FAILED;
/*******************************************************************************
* Function Name : main
* Description : Main program.
* Input : None
* Return : None
*******************************************************************************/
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
Delay_Init();
USART_Printf_Init(115200);
printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
printf("USART HalfDuplex TEST\r\n");
USARTx_CFG(); /* USART2 & USART3 INIT */
while(TxCnt2<TxSize2) /* USART3--->USART2 */
{
while(USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_TXE) == RESET) /* waiting for sending finish */
{
}
USART_SendData(USART3, TxBuffer2[TxCnt2++]); //串口3向串口2发送数据
while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_RXNE) == RESET)
{
}
RxBuffer1[RxCnt1++] = USART_ReceiveData(USART2); //串口3接收来自串口2的数据
}
while(TxCnt1<TxSize1) /* USART2--->USART3 */
{
while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TXE) == RESET) /* waiting for sending finish */
{
}
USART_SendData(USART2, TxBuffer1[TxCnt1++]); //串口2向串口3发送数据
while(USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_RXNE) == RESET)
{
}
RxBuffer2[RxCnt2++] = USART_ReceiveData(USART3); //串口2接收来自串口3的数据
}
//将两个缓冲区数据进行比较验证单线半双工通信是否有误
TransferStatus1=Buffercmp(TxBuffer1,RxBuffer2,TxSize1);
TransferStatus2=Buffercmp(TxBuffer2,RxBuffer1,TxSize2);
//根据比较值输出相应值，并打印输出缓冲区的值
if(TransferStatus1&&TransferStatus2)
{
printf("\r\nSend Success!\r\n");
}
else
{
printf("\r\nSend Fail!\r\n");
}
printf("TxBuffer1---->RxBuffer2 TxBuffer2---->RxBuffer1\r\n");
printf("TxBuffer1:%s\r\n",TxBuffer1);
printf("RxBuffer1:%s\r\n",RxBuffer1);
printf("TxBuffer2:%s\r\n",TxBuffer2);
printf("RxBuffer2:%s\r\n",RxBuffer2);
while(1)
{
}
}