《嵌入式項目開發(fā)與管理》課件-8.同步異步通訊

移動應用開發(fā)初探同步異步通訊初探同步異步通訊初探同步異步通訊課程導入UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter），通用異步收發(fā)傳輸器，它是一種廣泛應用的異步串行通信協(xié)議。初探同步異步通訊同步、異步的概念UART硬件結(jié)構(gòu)UART兩種電平標準調(diào)試UART所需的技術(shù)準備初探同步異步通訊通用異步收發(fā)器串口通訊UniversalAsynchronousReceiver/TransmitterUART什么是異步通信？什么是同步通信？初探同步異步通訊同步信號通信數(shù)據(jù)同步通信雙方在同一個時鐘信號的控制下，進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送方數(shù)據(jù)接收方初探同步異步通訊同步信號通信數(shù)據(jù)同步通信雙方在同一個時鐘信號的控制下，進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送方數(shù)據(jù)接收方1011初探同步異步通訊異步通信：一個數(shù)據(jù)起止起止起一個數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)之間不可預測的時間間隔無同步信號，收發(fā)雙方有各自時鐘。信息以幀為單位，數(shù)據(jù)之間沒有固定的間隔。初探同步異步通訊異步通信的特點：發(fā)送和接收設(shè)備的時鐘需要一致。異步通訊需要設(shè)置開始和結(jié)束標志。每個數(shù)據(jù)攜帶校驗信息。初探同步異步通訊MCUTXRXGND初探同步異步通訊MCUTXRXGNDMCUTXRXGND初探同步異步通訊初探同步異步通訊TTL以UART為核心的通信形式也是多樣初探同步異步通訊111100005U0UTTLRS232 +15V-15V00011110初探同步異步通訊初探同步異步通訊初探同步異步通訊初探同步異步通訊初探同步異步通訊111100005U0UTTLRS232 +15V-15V00011110初探同步異步通訊初探同步異步通訊解決方案：將兩種電平信號經(jīng)過處理轉(zhuǎn)化為usb外設(shè)可以識別的內(nèi)容需芯片轉(zhuǎn)化CH34x系列CP210x系列初探同步異步通訊初探同步異步通訊串口與USB轉(zhuǎn)換模塊 初探同步異步通訊串口測試軟件功能要求：查詢與選中計算機裝備的串口?？梢酝ㄟ^字符或十六進制數(shù)進行輸出。提供輸入內(nèi)容展示的界面。自發(fā)自收測試步驟：短接發(fā)送端和接收端引腳。軟件發(fā)送信息。查看軟件，看是否有相同的反饋信息。剖析ADC配置剖析ADC配置任務(wù)1：準備串口測試軟件、USB轉(zhuǎn)換模塊、開發(fā)板等。剖析ADC配置剖析ADC配置任務(wù)2：完成本課課后練習。移動應用開發(fā)掌握同步異步通訊配置掌握同步異步通訊配置掌握同步異步通訊配置通用異步收發(fā)器掌握同步異步通訊配置掌握同步異步通訊配置課程導入課程目標：關(guān)注32微控制器F407系列UART（USART）的配置。掌握同步異步通訊配置芯片的UART外設(shè)概述寄存器功能概述波特率設(shè)置掌握同步異步通訊配置掌握同步異步通訊配置全雙工異步通信小數(shù)波特率發(fā)生器系統(tǒng)，提供精確的波特率可配置的16倍過采樣或8倍過采樣可編程的數(shù)據(jù)字長度（8位或者9位）可配置的停止位（支持1或者2位停止位）可配置的使用DMA多緩沖器通信單獨的發(fā)送器和接收器使能位提供多項檢測標志多個帶標志的中斷源，觸發(fā)中斷其他：校驗控制，四個錯誤檢測標志掌握同步異步通訊配置狀態(tài)寄存器掌握同步異步通訊配置數(shù)據(jù)寄存器允許微控制器（MCU）與外部設(shè)備之間通過串行方式進行高效的數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)操作核心寄存器支持可編程的數(shù)據(jù)字長、靈活停止位配置以及錯誤檢測功能通過DR寄存器的讀寫操作，MCU可以發(fā)送數(shù)據(jù)到外部設(shè)備，并從外部設(shè)備接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。掌握同步異步通訊配置數(shù)據(jù)寄存器注意：接收數(shù)據(jù)操作或發(fā)送數(shù)據(jù)，具體取決于所執(zhí)行的操作是“讀取”操作還是“寫入”操作。數(shù)據(jù)操作核心寄存器掌握同步異步通訊配置控制寄存器1“通用功能”參數(shù)設(shè)置掌握同步異步通訊配置控制寄存器2“附加功能”參數(shù)設(shè)置掌握同步異步通訊配置控制寄存器3“增強”參數(shù)設(shè)置掌握同步異步通訊配置保護與預分頻寄存器掌握同步異步通訊配置波特率寄存器掌握同步異步通訊配置波特率設(shè)置：分頻系數(shù)總線時鐘過采樣倍數(shù)掌握同步異步通訊配置掌握同步異步通訊配置狀態(tài)寄存器SR數(shù)據(jù)寄存器DR控制寄存器CR1\CR2\CR43保護與預分頻寄存器GTPR波特率寄存器BRR32微控制器的UART關(guān)鍵配置掌握同步異步通訊配置掌握同步異步通訊配置小測1：總線時鐘為84M，要生成一個115200的波特率，其UART分頻系數(shù)為多少？任務(wù)2：完成本課課后練習。掌握同步異步通訊配置掌握同步異步通訊配置移動應用開發(fā)實踐UART基本收發(fā)（上）實踐UART基本收發(fā)（上）實踐UART基本收發(fā)（上）課程目標實現(xiàn)一個最簡單的UART收發(fā)程序。內(nèi)容介紹三個步驟完成實踐明確目標設(shè)置引腳完成初始化實踐目標驅(qū)動UART1使用PA9PA10作為TX和RX破特率設(shè)置為9600使用非中斷方式收發(fā)實踐UART基本收發(fā)（上）84MHz實踐UART基本收發(fā)（上）實踐UART基本收發(fā)（上）波特率：115200總線時鐘：84Mhz過采樣倍數(shù)：0分頻系數(shù)為：45.57291666666667整數(shù)：45小數(shù)：0.57291實踐UART基本收發(fā)（上）實踐UART基本收發(fā)（上）實踐UART基本收發(fā)（上）A族引腳使能u32tmp=1<<0;RCC->AHB1ENR|=tmp;PA910復用功能tmp=0xf<<18;GPIOA->MODER&=~tmp;tmp=0xA<<18;GPIOA->MODER|=tmp;PA910復用代碼7tmp=0xFF<<4;GPIOA->AFR[1]&=~tmp;tmp=0x77<<4;GPIOA->AFR[1]|=tmp;實踐UART基本收發(fā)（上）實踐UART基本收發(fā)（上）實踐UART基本收發(fā)（上）實踐UART基本收發(fā)（上）分頻系數(shù)：45.57291整數(shù)：45小數(shù)：0.57291小數(shù)部分：int(0.57291*16)DIV_Fraction=9思考題區(qū)小數(shù)部分，為什么是乘以16后取整？實踐UART基本收發(fā)（上）總結(jié)任務(wù)1：完成初始化程序，使用老師提供的發(fā)送函數(shù)，嘗試驗證串口是否正常。實踐UART基本收發(fā)（上）實踐UART基本收發(fā)（上）任務(wù)2：完成本課課后練習。課程目標實現(xiàn)一個最簡單的UART收發(fā)程序。實踐UART基本收發(fā)（下）實踐UART基本收發(fā)（下）內(nèi)容介紹按照進度完成三項內(nèi)容發(fā)送、接收函數(shù)的設(shè)計。搭建串口調(diào)試環(huán)境。設(shè)計測試邏輯完成測試。學習目標發(fā)送字符函數(shù)

voiduart1_send_char(char)接收字符函數(shù)intuart1_rec(char*)實踐UART基本收發(fā)（下）USART_DR寫操作數(shù)據(jù)發(fā)送實踐UART基本收發(fā)（下）發(fā)送字符函數(shù)參考代碼：voiduart1_send_char(chard){while((USART1->SR&0X40)==0){}USART1->DR=d;}發(fā)送目標字符判斷發(fā)送緩存是否為空寫數(shù)據(jù)寄存器實踐UART基本收發(fā)（下）USART_DR讀操作數(shù)據(jù)存入實踐UART基本收發(fā)（下）發(fā)送字符函數(shù)參考代碼：intuart1_rec(char*pc){ if(USART1->SR&(1<<5)){ *pc=USART1->DR; return0; }elsereturn1;}保存結(jié)果字符判斷發(fā)送緩存是否為空讀數(shù)據(jù)寄存器有新數(shù)據(jù)，返回0沒有新數(shù)據(jù)，返回1實踐UART基本收發(fā)（下）CH34X驅(qū)動實踐UART基本收發(fā)（下）CH34X驅(qū)動main(){ ... USART1_Initial(); uart1_send_char(‘Y’); uart1_send_char(‘E’); uart1_send_char(‘S’);}主函數(shù)測試邏輯1：UART1初始化UART1發(fā)送字符YES實踐UART基本收發(fā)（下）main(){ ... charn;intre; USART1_Initial(); while(1){ re=uart1_rec(&n) if(re==0){ uart1_send_char(n) }}主函數(shù)測試邏輯2：UART1初始化UART1發(fā)送字符總結(jié)任務(wù)1：獨立完成UART收發(fā)實驗。任務(wù)2：完成本課課后練習。實踐UART基本收發(fā)（下）實踐UART基本收發(fā)（下）思考題循環(huán)監(jiān)聽接收數(shù)據(jù)有什么缺點？移動應用開發(fā)發(fā)送指令與指令分析發(fā)送指令與指令分析發(fā)送指令與指令分析課程導入發(fā)送指令與指令分析發(fā)送指令與指令分析課程導入通信協(xié)議（CommunicationProtocol）是指在通信過程中，雙方或多方必須遵循的一組規(guī)則或約定，以確保信息能夠準確無誤地在它們之間傳輸和接收。發(fā)送指令與指令分析發(fā)送指令與指令分析基礎(chǔ)載體信道協(xié)議規(guī)范與包裝設(shè)備信息控制指令環(huán)境數(shù)據(jù)準確無誤地通行在不同設(shè)備之間發(fā)送指令與指令分析發(fā)送指令與指令分析課程導入了解作為通信的硬、軟件基礎(chǔ)，嵌入式是如何通過串口來實現(xiàn)協(xié)議的。內(nèi)容介紹概述協(xié)議收發(fā)的問題。分析狀態(tài)機編程解決協(xié)議分析問題。引入狀態(tài)機概念。內(nèi)容介紹通信協(xié)議：設(shè)備間信息交換所遵循的規(guī)則與標準，它定義了數(shù)據(jù)如何組織、如何傳輸、如何接收、如何解釋等關(guān)鍵過程。內(nèi)容介紹通信協(xié)議：設(shè)備間信息交換所遵循的規(guī)則與標準，它定義了數(shù)據(jù)如何組織、如何傳輸、如何接收、如何解釋等關(guān)鍵過程。確保了數(shù)據(jù)在復雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中能夠準確、高效、安全地傳遞。發(fā)送指令與指令分析發(fā)送指令與指令分析1.實現(xiàn)一個指令的設(shè)計與發(fā)送。協(xié)議內(nèi)容：yes目標2.接收uart數(shù)據(jù)后分析、識別指令。協(xié)議內(nèi)容：abcvoidOrder_yes(){uart1_send_char('y’)uart1_send_char('e’)uart1_send_char('s')}收發(fā)指令與狀態(tài)機編程1.實現(xiàn)一個指令的設(shè)計與發(fā)送。協(xié)議內(nèi)容：yes目標收發(fā)指令與狀態(tài)機編程2.接收uart數(shù)據(jù)后分析、識別指令。協(xié)議內(nèi)容：abc目標協(xié)議指令什么時候發(fā)生？如何分析接受到的內(nèi)容？問題例如：字符串“xaabcyz”中是否包含“abc”？收發(fā)指令與狀態(tài)機編程xaabcyzabc收發(fā)指令與狀態(tài)機編程xaabcyz狀態(tài)狀態(tài)處理狀態(tài)編程給予對象定義不同的狀態(tài)，例如：尋找A時，稱為A狀態(tài)；尋找B時，稱為B狀態(tài)等等。狀態(tài)切換對象在處于某狀態(tài)時需要做的事情，例如：A狀態(tài)是，我們搜索字符串尋找字符a。對象的狀態(tài)發(fā)生改變。例如：A狀態(tài)下，如果在處理過程中發(fā)現(xiàn)a字符，那它就需要尋找下一個字符b，對象變?yōu)锽狀態(tài)。發(fā)送指令與指令分析發(fā)送指令與指令分析回到程序需求本身例如UART接收很多數(shù)據(jù)，但我現(xiàn)在需要一個叫“abc”的執(zhí)行，應該怎么通過狀態(tài)編程來處理呢？收發(fā)指令與狀態(tài)機編程xaabcyz定義狀態(tài)例如，我們需要找三個連續(xù)字符，則至少定義三個狀態(tài)，分別為abc。建立結(jié)構(gòu)編寫每個狀態(tài)需要的處理過程。全面考慮有哪些情況需要改變狀態(tài)例如，b狀態(tài)中，如果遇到下一個字符不是b而是s，那就應該返回到起初狀態(tài)a了。注意，每個狀態(tài)都應該全局可見，否則他會被輕易錯誤修改。課程小測根據(jù)本課方案，同學們嘗試獨立完成緩沖區(qū)的編寫。發(fā)送指令與指令分析發(fā)送指令與指令分析思考題如何分析接受的串口數(shù)據(jù)，如何分析一個命令？移動應用開發(fā)接收隊列與中斷監(jiān)聽導入實踐UART基本收發(fā)這種查詢式監(jiān)聽數(shù)據(jù)的方式有哪些不妥之處？導入main(){ ... charn;intre; USART1_Initial(); while(1){ re=uart1_rec(&n) if(re==0){ uart1_send_char(n) }進入阻塞導入main(){ ... charn;intre; USART1_Initial(); while(1){ re=uart1_rec(&n) if(re==0){ uart1_send_char(n) }

new_task(); }}進入阻塞可能導致數(shù)據(jù)丟失接收隊列與中斷監(jiān)聽接收隊列與中斷監(jiān)聽內(nèi)容介紹接收隊列與中斷監(jiān)聽接收隊列與中斷監(jiān)聽中斷的作用以及在此需求下的應用邏輯。32微控制的UART中斷配置過程。軟件緩沖區(qū)設(shè)計理念。接收隊列與中斷監(jiān)聽中斷特點事件打斷程序。解決策略UART信息引發(fā)中斷，停止當前任務(wù)。回調(diào)函數(shù)中處理UART信息，還原。接收隊列與中斷監(jiān)聽接收隊列與中斷監(jiān)聽中斷使能ISQR[1]接收隊列與中斷監(jiān)聽UART1中所有中斷接收數(shù)據(jù)中斷發(fā)送數(shù)據(jù)中斷idle中斷傳輸完成中斷接收隊列與中斷監(jiān)聽接收隊列與中斷監(jiān)聽charva=0;intre_flag=0;voidUSART1_IRQHandler(){ if(USART1->SR&(1<<5)){

re_flag=1; u8va=USART1->DR; }}UART數(shù)據(jù)記錄中斷標志接收隊列與中斷監(jiān)聽charva=0;intre_flag=0;voidUSART1_IRQHandler(){ if(USART1->SR&(1<<5)){

re_flag=1; u8va=USART1->DR; }}UAR