【STM32】STM32学习笔记-串口发送和接收(27)

00. 目录

01. 串口简介

串口通讯(Serial Communication)是一种设备间非常常用的串行通讯方式,因为它简单便捷,因此大部分电子设备都支持该通讯方式, 电子工程师在调试设备时也经常使用该通讯方式输出调试信息。

在计算机科学里,大部分复杂的问题都可以通过分层来简化。如芯片被分为内核层和片上外设;STM32标准库则是在寄存器与用户代码之间的软件层。 对于通讯协议,我们也以分层的方式来理解,最基本的是把它分为物理层和协议层。物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性, 确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑,统一收发双方的数据打包、解包标准。 简单来说物理层规定我们用嘴巴还是用肢体来交流,协议层则规定我们用中文还是英文来交流。

02. 串口相关API

2.1 USART_Init

/**
  * @brief  Initializes the USARTx peripheral according to the specified
  *         parameters in the USART_InitStruct .
  * @param  USARTx: Select the USART or the UART peripheral. 
  *   This parameter can be one of the following values:
  *   USART1, USART2, USART3, UART4 or UART5.
  * @param  USART_InitStruct: pointer to a USART_InitTypeDef structure
  *         that contains the configuration information for the specified USART 
  *         peripheral.
  * @retval None
  */
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)
功能:
	根据 USART_InitStruct 中指定的参数初始化外设 USARTx 寄存器
参数:
   USARTx:x 可以是 12 或者 3,来选择 USART 外设
   USART_InitStruct:指向结构 USART_InitTypeDef 的指针,包含了外设 USART 的配置信息。
返回值:

2.2 USART_InitTypeDef

/** 
  * @brief  USART Init Structure definition  
  */ 
typedef struct
{
  uint32_t USART_BaudRate;            /*!< This member configures the USART communication baud rate.
                                           The baud rate is computed using the following formula:
                                            - IntegerDivider = ((PCLKx) / (16 * (USART_InitStruct->USART_BaudRate)))
                                            - FractionalDivider = ((IntegerDivider - ((u32) IntegerDivider)) * 16) + 0.5 */

  uint16_t USART_WordLength;          /*!< Specifies the number of data bits transmitted or received in a frame.
                                           This parameter can be a value of @ref USART_Word_Length */

  uint16_t USART_StopBits;            /*!< Specifies the number of stop bits transmitted.
                                           This parameter can be a value of @ref USART_Stop_Bits */

  uint16_t USART_Parity;              /*!< Specifies the parity mode.
                                           This parameter can be a value of @ref USART_Parity
                                           @note When parity is enabled, the computed parity is inserted
                                                 at the MSB position of the transmitted data (9th bit when
                                                 the word length is set to 9 data bits; 8th bit when the
                                                 word length is set to 8 data bits). */
 
  uint16_t USART_Mode;                /*!< Specifies wether the Receive or Transmit mode is enabled or disabled.
                                           This parameter can be a value of @ref USART_Mode */

  uint16_t USART_HardwareFlowControl; /*!< Specifies wether the hardware flow control mode is enabled
                                           or disabled.
                                           This parameter can be a value of @ref USART_Hardware_Flow_Control */
} USART_InitTypeDef;

USART_WordLength

/** @defgroup USART_Word_Length 
  * @{
  */ 
  
#define USART_WordLength_8b                  ((uint16_t)0x0000)
#define USART_WordLength_9b                  ((uint16_t)0x1000)

USART_StopBits

/** @defgroup USART_Stop_Bits 
  * @{
  */ 
  
#define USART_StopBits_1                     ((uint16_t)0x0000)
#define USART_StopBits_0_5                   ((uint16_t)0x1000)
#define USART_StopBits_2                     ((uint16_t)0x2000)
#define USART_StopBits_1_5                   ((uint16_t)0x3000)

USART_Parity

/** @defgroup USART_Parity 
  * @{
  */ 
  
#define USART_Parity_No                      ((uint16_t)0x0000)
#define USART_Parity_Even                    ((uint16_t)0x0400)
#define USART_Parity_Odd                     ((uint16_t)0x0600) 

USART_Mode

/** @defgroup USART_Mode 
  * @{
  */ 
  
#define USART_Mode_Rx                        ((uint16_t)0x0004)
#define USART_Mode_Tx                        ((uint16_t)0x0008)

USART_HardwareFlowControl

/** @defgroup USART_Hardware_Flow_Control 
  * @{
  */ 
#define USART_HardwareFlowControl_None       ((uint16_t)0x0000)
#define USART_HardwareFlowControl_RTS        ((uint16_t)0x0100)
#define USART_HardwareFlowControl_CTS        ((uint16_t)0x0200)
#define USART_HardwareFlowControl_RTS_CTS    ((uint16_t)0x0300)

2.3 USART_Cmd

/**
  * @brief  Enables or disables the specified USART peripheral.
  * @param  USARTx: Select the USART or the UART peripheral. 
  *         This parameter can be one of the following values:
  *           USART1, USART2, USART3, UART4 or UART5.
  * @param  NewState: new state of the USARTx peripheral.
  *         This parameter can be: ENABLE or DISABLE.
  * @retval None
  */
void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)
功能:
	使能或者失能 USART 外设
参数:
   USARTx:x 可以是 12 或者 3,来选择 USART 外设
   NewState: 外设 USARTx 的新状态这个参数可以取:ENABLE 或者 DISABLE
返回值:

2.4 USART_SendData

/**
  * @brief  Transmits single data through the USARTx peripheral.
  * @param  USARTx: Select the USART or the UART peripheral. 
  *   This parameter can be one of the following values:
  *   USART1, USART2, USART3, UART4 or UART5.
  * @param  Data: the data to transmit.
  * @retval None
  */
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)
功能:
   通过外设 USARTx 发送单个数据
参数:
   USARTx:x 可以是 12 或者 3,来选择 USART 外设
   Data: 待发送的数据
返回值:

2.5 USART_ReceiveData

/**
  * @brief  Returns the most recent received data by the USARTx peripheral.
  * @param  USARTx: Select the USART or the UART peripheral. 
  *   This parameter can be one of the following values:
  *   USART1, USART2, USART3, UART4 or UART5.
  * @retval The received data.
  */
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx)
功能:
   返回 USARTx 最近接收到的数据
参数:
   USARTx:x 可以是 12 或者 3,来选择 USART 外设
返回值:
	接收到的字      
    

03. 串口发送接线图

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04. USB转串口模块

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05. 串口发送程序示例

uart.h

#ifndef __UART_H__
#define __UART_H__

#include "stm32f10x.h"           

void uart_init(void);

void uart_send_byte(uint8_t byte);


#endif /**/

uart.c

#include "uart.h"

void uart_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
	
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

	//GPIO初始化  PA9 TX
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

	USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;
	USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
	USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	
	USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);
	
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

void uart_send_byte(uint8_t byte)
{
	USART_SendData(USART1, byte);
	
	while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

main.c

#include "stm32f10x.h"

#include "delay.h"
#include "oled.h"
#include "uart.h"

 int main(void)
 {	 
	 
	 //初始化
	 OLED_Init();
	 
	 uart_init();

	 //显示一个字符
	 OLED_ShowChar(1, 1, 'A');

	 uart_send_byte(0x41);
	 
	 while(1)
	 {
		 
	 }
	 
	 return 0;
 }

运行结果

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06. 串口发送支持printf

配置:

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uart.h

#ifndef __UART_H__
#define __UART_H__

#include "stm32f10x.h"           

void uart_init(void);

void uart_send_byte(uint8_t byte);

void uart_send_array(uint8_t *arr, uint16_t len);


void uart_send_string(char *str);

void uart_send_number(uint32_t num, uint8_t len);

#endif /**/


uart.c

#include "uart.h"

#include <stdio.h>

void uart_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
	
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

	//GPIO初始化  PA9 TX
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

	USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;
	USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
	USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	
	USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);
	
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

void uart_send_byte(uint8_t byte)
{
	USART_SendData(USART1, byte);
	
	while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}


void uart_send_array(uint8_t *arr, uint16_t len)
{
	uint16_t i;
	for (i = 0; i < len; i++)
	{
		uart_send_byte(arr[i]);
	}
}


void uart_send_string(char *str)
{
	uint16_t i = 0;
	
	while(*(str + i) != '\0')
	{
		uart_send_byte(str[i]);
		i++;
	}
}

//x的y次方
uint32_t uart_pow(uint32_t x, uint32_t y)
{
	uint32_t result = 1;
	
	while(y)
	{
		result *= x;
		y--;
	}
	
	return result;
}

void uart_send_number(uint32_t num, uint8_t len)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < len; i++)
	{
		uart_send_byte(num / uart_pow(10, len - i - 1) % 10 + '0');
	}
	
}

int fputc(int ch, FILE *fp)
{
	uart_send_byte(ch);
	
	return ch;
}

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>
#include "delay.h"
#include "oled.h"
#include "uart.h"

 int main(void)
 {	
	 
	 uint8_t arr[] = {0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46};

	 //初始化
	 OLED_Init();
	 
	 uart_init();

	 //显示一个字符
	 OLED_ShowChar(1, 1, 'A');

#if 0
	 uart_send_byte('B');
	 
	 //发送数组
	 uart_send_array(arr, 5);
	 
	 //发送字符串
	 uart_send_string("hello world\r\n");
	 uart_send_string("1234567890\r\n");

	 uart_send_number(1234, 4);
#endif

	printf("num = %d\r\n", 6666);
	
	 while(1)
	 {
		 
	 }
	 
	 return 0;
 }


运行结果

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07. 串口发送支持printf_v2

uart.h

#ifndef __UART_H__
#define __UART_H__

#include "stm32f10x.h"           

void uart_init(void);

void uart_send_byte(uint8_t byte);

void uart_send_array(uint8_t *arr, uint16_t len);


void uart_send_string(char *str);

void uart_send_number(uint32_t num, uint8_t len);

void uart_printf(char *format, ...);

#endif /**/

uart.c

#include "uart.h"

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

void uart_init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
	
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

	//GPIO初始化  PA9 TX
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

	USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;
	USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
	USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	
	USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);
	
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

void uart_send_byte(uint8_t byte)
{
	USART_SendData(USART1, byte);
	
	while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}


void uart_send_array(uint8_t *arr, uint16_t len)
{
	uint16_t i;
	for (i = 0; i < len; i++)
	{
		uart_send_byte(arr[i]);
	}
}


void uart_send_string(char *str)
{
	uint16_t i = 0;
	
	while(*(str + i) != '\0')
	{
		uart_send_byte(str[i]);
		i++;
	}
}

//x的y次方
uint32_t uart_pow(uint32_t x, uint32_t y)
{
	uint32_t result = 1;
	
	while(y)
	{
		result *= x;
		y--;
	}
	
	return result;
}

void uart_send_number(uint32_t num, uint8_t len)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < len; i++)
	{
		uart_send_byte(num / uart_pow(10, len - i - 1) % 10 + '0');
	}
	
}

int fputc(int ch, FILE *fp)
{
	uart_send_byte(ch);
	
	return ch;
}


void uart_printf(char *format, ...)
{
	char str[128];
	
	va_list arg;
	va_start(arg, format);
	vsprintf(str, format, arg);
	va_end(arg);
	
	uart_send_string(str);
}

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>
#include "delay.h"
#include "oled.h"
#include "uart.h"

 int main(void)
 {	
	char string[100];
	 uint8_t arr[] = {0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46};

	 //初始化
	 OLED_Init();
	 
	 uart_init();

	 //显示一个字符
	 OLED_ShowChar(1, 1, 'A');

#if 0
	 uart_send_byte('B');
	 
	 //发送数组
	 uart_send_array(arr, 5);
	 
	 //发送字符串
	 uart_send_string("hello world\r\n");
	 uart_send_string("1234567890\r\n");

	 uart_send_number(1234, 4);


	printf("num = %d\r\n", 6666);
#endif


	sprintf(string, "\r\nnum=%d", 3333);
	uart_send_string(string);


	uart_printf("\r\nnum = %d\r\n", 4444);
	uart_printf("\r\n");

	 while(1)
	 {
		 
	 }
	 
	 return 0;
 }

测试结果


num=3333
num = 4444


08.

09.

10.

### 回答1: TB6612电机驱动芯片是一款高效的双路直流电机驱动器,可同时控制两个直流电机或一个步进电机。其原理图如下: 电源部分:TB6612电机驱动器需要外接电源,一般用7V-12V的电源作为驱动器的电源。 控制部分:驱动器接收来自控制器的脉冲信号,控制电机的速度方向。控制信号来源可以是单片机或其他数字设备控制器,其输出的控制信号经过作为输入的接口进行传输。 电机部分:驱动器的两个通道可以控制两个电机,通常使用直流电机,每个通道都有两个引脚,可直接与电机的两个端子连接。引脚AILEBIRE表示电机的正反转,而PWMAPWMB表示电机的速度控制 驱动部分:驱动器内部的功率放大器通过调整引脚输出的电压来控制电机。因此,当控制器发送控制信号时,驱动器将通过调整电机的电压功率来实现电机的转速方向。控制信号与电机形成闭环控制,驱动电机实现电机启动、停止、正反转速度调整等功能。 总的来说,TB6612电机驱动原理图包含了电源、控制、电机驱动四个部分,并通过内部功率放大器将输入的控制信号转化为电机实际控制的电压功率,以控制电机的运动。 ### 回答2: TB6612是一种集成了双向DC电机驱动器的器件。它可以控制两个直流电机,或者一个双极性步进电机。这篇文章将介绍TB6612的电机驱动原理图。 TB6612驱动电路由以下几部分组成: 1. 电源部分:TB6612需要一个适当的电源来工作。电源应该提供TB6612所需的电压范围,通常为4.5V至13.5V。电源还需要为电机提供所需的电源电压。 2. PWM信号部分:TB6612的速度控制由PWM信号控制。PWM信号可以是微控制器或其他控制器输出的信号。PWM信号可以控制电机的速度方向。 3. 控制逻辑:TB6612包括了两个电机驱动器。每个驱动器都有一个使能输入、一个方向输入一个PWM输入。当使能输入为高电平时,电机处于禁用状态。当使能输入为低电平时,电机可以被控制。方向输入控制电机的旋转方向。 4. 保护部分:TB6612还具有一些保护特性,如过热保护过电流保护。这些保护特性有助于防止电机受到损坏。 因此,TB6612驱动电路主要由电源、PWM信号、控制逻辑保护四个部分组成。当PWM信号给出足够的电压频率时,TB6612会将电流传递给电机,以控制电机的旋转方向速度。TB6612的保护功能也可以防止电机受到损坏。这些都使TB6612成为驱动直流电机的理想设备。 ### 回答3: TB6612是一款可用于双向直流电机的驱动器芯片,它提供高达1.2A的输出电流输入电压范围广泛的功能。TB6612内部集成了保护电路,使得它非常适合于小型移动机器人、智能家居以及其他类似应用。 TB6612驱动电机的原理图如图所示,电机的两端分别连接到OUT1OUT2引脚上,控制信号由IN1IN2引脚提供。驱动器的电源连接到VMOTGND引脚上,逻辑电源则由VCCGND引脚提供。在驱动器芯片中,两个马达接口引脚IN1、IN2、INA2、INA1、INB2、INB1都是分别被使用的。 驱动器芯片的工作原理如下:当输入信号为“11”时,马达接口将输出最大速度;输入信号为“10”或“01”时,马达接口输出的是中间速度;输入信号为“00”时,马达接口输出的是最小速度。此时,IN1、INA1、INA2、IN2、INB1、INB2都是输入脚,可以通过单片机或其他控制器进行控制。 当输入信号为“1”时,输出引脚OUT1或OUT2就会输出高电平,相反情况下,输出引脚输出低电平。因此,为了电机正常工作,需要将电机的两个引脚分别连接到OUT1OUT2上,并且将电机的正极连接到一个输入引脚,负极则连接到另一个输入引脚上。当输入信号发生变化时,电机会根据输出引脚的信号状态进行加速或减速操作。 总之,TB6612电机驱动原理图非常简单,只需要连接两个马达接口引脚就可以实现双向直流电机驱动。同时,该芯片具有高效、可靠、安全的特点,可以广泛应用于各种机器人、车辆家庭自动化设备中。
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