串口通信小试牛刀——GPIO端口完成3只LED灯的周期闪烁

Posted 2021-11-24 Uaena.&

目录

• 一、 工作原理
• • （一）串口通信协议和RS232串口标准
  • （二）RS232电平与TTL电平的区别
  • （三）USB转串口原理
• 二、搭建STM32的开发环境
• • （一）安装 JDK
  • （二）安装MDK5
  • （三）安装 stm32CubeMX
• 三、用GPIO端口完成3只LED红绿灯的周期闪烁
• • （一）用stm32CubeMX初始代码
  • （二）修改代码并编译
  • （三）烧录运行
• 四、3个GPIO端口的输出波形
• 参考文献

一、 工作原理

（一）串口通信协议和RS232串口标准

串口通信协议
串口通信指串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比特字节（byte）的串行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。串口通信协议是指规定了数据包的内容，内容包含了起始位、主体数据、校验位及停止位，双方需要约定一致的数据包格式才能正常收发数据的有关规范。在串口通信中，常用的协议包括RS-232、RS-422和RS-485

RS232串口标准
RS232串口标准是美国EIA（电子工业联合会）与BELL等公司一起开发的通信协议。它适合于数据传输速率在0~20000bit/s范围内通信。RS232作为一种标准，被广泛应用于计算机与外设间的一种常通信接口，其中外设应用种类繁多，如：打印机、数据采集模块、测试装置和各种控制回路，甚至RS232串行接口还可用于计算机之间的简单连接上。

（二）RS232电平与TTL电平的区别

RS232电平与TTL电平的区别

• TTL电平信号之所以被广泛使用，原因是因为：通常我们采用二进制来表示数据。而且规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”。这样的数据通信及电平规定方式，被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统。这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。
• rs232是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会（Electronic Industries AssociaTIon，EIA）所制定的异步传输标准接口。通常 RS-232 接口以9个引脚 （DB-9） 或是25个引脚 （DB-25）的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为 COM1 和COM2。RS232的电平标准为+12V为逻辑负，-12为逻辑正，TTL电平为5V为逻辑正，0为逻辑负

（三）USB转串口原理

USB转串口原理
USB主机检测到USB转串口设备插入后，首先会对设备复位，然后开始USB枚举过程。USB枚举时过程会获取设备描述符、配置描述符、接口描述符等。描述符中会包含USB设备的厂商ID，设备ID和Class类别等信息。操作系统会根据该信息为设备匹配相应的USB设备驱动。
USB虚拟串口的实现在系统上依赖于USB转串口驱动，一般由厂家直接提供，也可以使用操作系统自带的CDC类串口驱动等。驱动主要分为2个功能，其一注册USB设备驱动，完成对USB设备的控制与数据通讯，其二注册串口驱动，为串口应用层提供相应的实现方法。

二、搭建STM32的开发环境

（一）安装 JDK

• 由于STM32CubeMX是Java实现的，需要先安装JDK环境。
  官网地址：https://www.oracle.com/java/technologies/javase-downloads.html

（二）安装MDK5

参照：搭建并配置Keil嵌入式开发环境，完成一个基于STM32汇编程序的编写

（三）安装 stm32CubeMX

stm32CubeMX下载地址：https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubemx.html

下载好后，点击开始安装，Next。

同意协议，Next。

勾选第一个，Next。

选择安装路径（不要有中文），然后Next，确定。

next。

等待。

Next。

点击Done，安装完成。

双击打开，点击。

勾选依赖包，Install now。

等待安装。

三、用GPIO端口完成3只LED红绿灯的周期闪烁

（一）用stm32CubeMX初始代码

打开stm32CubeMX，New一个Project，选择芯片，点星星⭐，然后右边Start Project。

点击System Core，再点击SYS，在debug选项中选择Serial Wire

点击Clock Configuration，选择PLLCLK。

点击System Core，再点击RCC，在HSE选项中选择Crystal/Ceramic Resonator。

点击相应的引脚设置输出寄存器，选择output那一项。选择PA0，PB9，PC15。

点击project manager，填写路径和项目名，将IDE改为MDK-ARM。

进入code generate界面，选择生成初始化.c/.h文件，后面点击generate code，之后等待一下。

点击Open从Keil打开。

（二）修改代码并编译

打开项目之后，打开main.c文件，找到while函数在里面添加实现功能的代码。

		HAL_Delay(500);//延时0.5s
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET);//PA0熄灯
		HAL_Delay(500);//延时0.5s		
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET);//PB9亮灯
		HAL_Delay(500);//延时0.5s
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET);//PB9熄灯
		HAL_Delay(500);//延时0.5s		
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_RESET);//PC15亮灯
		HAL_Delay(500);//延时0.5s		
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_15,GPIO_PIN_SET);//PC15熄灯
		HAL_Delay(500);//延时0.5s

编译生成hex文件。

（三）烧录运行

打开FlyMcu，如图操作。

开始编程，成功。
实现流水灯

四、3个GPIO端口的输出波形

点击魔法棒，设置Debug。

调试。

选择逻辑分析仪。

点击Setup，添加引脚。输入(PORTB & 0X00000000)>>0、Display Type选择Bit,依次输入(PORTA & 0X00008000)>>15、(PORTC & 0X00002000)>>13。

然后观察波形。

参考文献

串口通信知识点总结
搭建STM32开发环境——STM32CubeMX，Keil5
STM32 观察波形