Skip to content

Latest commit

 

History

History
175 lines (131 loc) · 13 KB

Lection5.adoc

File metadata and controls

175 lines (131 loc) · 13 KB

Лекция 5

Синхронный и асинхронный интерфейсы

Асинхронный способ передачи данных — такой способ передачи цифровых данных от передатчика к приемнику по последовательному интерфейсу, при котором данные передаются в любой момент времени. Синхронизация идет по времени — приемник и передатчик заранее договариваются о том на какой частоте будет идти обмен

Синхронны способ передачи данных - способ передачи цифровых данных по последовательному интерфейсу, при котором приемнику и передатчику известно время передачи данных, то есть, передатчик и приемник работают синхронно, в такт.

Асинхронный способ передачи

400

Асинхронный интерфейс UART

Universal Asynchronous Receiver Transmitter – «универсальный асинхронный приемопередатчик».

UART, в виду своей простоты долгое время являлся стандартным последовательным интерфейсом для передачи данных, как в микроконтроллерных устройствах, так и в микропроцессорных.

Сейчас он больше распространен в микроконтроллерных устройствах, а в компьютерах заменен на USB.

Существуют микросхемы преобразования USB-UART для подсоединения устройств с UART интерфейсом к компьютерам

Протокол передачи данных

Для асинхронной передачи UART достаточно всего двух сигнальных линий – TX (Transmit) и RX (Receive). В начале передачи передатчик устнавливает линию в низкий уровень — это старт бит. Приемник, определив, что линия просела, интервал равный времени одного такта и считывает первый бит. С каждым тактом, передачик выставляет новый бит, а приемник принимает их. Последний бит это стоп бит.

Image1
Image2

Прием и передач данных

При приеме биты данных из линии с каждым тактом попадают в свиговый регистр. Как только сдвиговый регистр заполнился, данные переходят в регистр данных, откуда их можно считать программой.

Image5

Тоже самое, но в обратном порядке происходит во время передачи.

Модуль UART в микроконтроллера STM32F411

3 Модуля USART - USART1, USART2 и USART6

400

Общее описание модуля USART

  • Гибкая система установки скорости передачи​

  • Программируемая длина слова (8 или 9 бит) ​

  • Возможность конфигурации количества стоп битов (1 или 2) ​

  • Контроль честности (четное количество 1 или нечетное) ​

  • Независимое включение передатчика и приемника ​

  • Конфигурируемый DMA для приема и передачи сообщений ​

  • 4 Флага дектора ошибок: (Overrun error, Noise detection, Frame error, Parity error)​

  • 10 флагов прерываний: ​

    • Transmit data register empty ​

    • Transmission complete ​

    • Receive data register full ​

    • Overrun error, Framing error, Noise error, Parity error

    • CTS changes, LIN break detection, Idle line received ​

  • Мульти процессорная коммуникация ​

  • Поддержка LIN протокола, Поддержка ИК порта IrDA SIR(кодер и декодер), Поддержка SmartCard (возможность общения с SIM карта) ​

Особенности USART

UASRT STM микроконтроллера очень обширный, но мы рассмотрим только то, что относится к UART​

В модуле USART можно настраивать следующие параметры:

  • Скорость обмена до 4 мбит/c​

  • Контроль четности​

  • 1 или 2 стоповых битов​

  • 8 или 9 бит данных​

  • Запросы на детектирование ошибок приемо-передачи​

  • Прерывания по приему, передачи, ошибкам передачи​

Для настройки и работы модуля UART нужны всего несколько регистра ​

  • USART_CR1/CR2/CR3 - регистр настройки 1​

  • USART_DR - регистр принятого символа (регистр данных)​

  • USART_BRR – регистр настройки скорости передачи​

  • USART_SR - регистр состояния​

Регистр CR1 - регистр управления

400
Bit15: OVER8

Режим дискретизации​

  • 0: 1/16​

  • 1: 1/8​
Bit13: UE

Включение модуля USART​

  • 0: Отключить​

  • 1: Включить​
Bit12: M

Длина символа​

  • 0: 1 Стартовый бит, 8 бит данных​

  • 1: 1 Стартовый бит, 9 бит данных
Bit7: TXEIE

Разрешить прерывание по передаче
Bit6 TCIE

Разрешить прерывание по концу передачи
Bit5: RXNEIE

Разрешить прерывание по приему
Bit3: TE

Разрешить передачу
Bit2: RE

Разрешить прием

Регистр SR - регистр статуса

400
Bit7: TXE

Регистр данных передачи пуст. Этот бит устанавливается аппаратно, когда содержимое регистра данных передачи перемещается в сдвиговый регистр. Установка этого бита может генерировать прерывание, если установлен TXEIE бит = 1 в регистре USART_CR1. Этот бит очищается когда просходит запись в регистр данных UASRT_DR. ​

  • 0: Данные не перемещены в сдвиговый регистр ​

  • 1: Данные перемещены в сдвиговый регистр
Bit6: TC

Передача завершена. Этот бит устанавливается когда сдвиговый регистр тоже опустошался и стоит бит TXE. Установка этого бита также может генерировать прервывание если установлен бит TCIE=1 в регистре USART_CR1. Очищается программно, путем записи 0​

  • 0: Передача не завершена​

  • 1: Передача завершена​
Bit5: RXNE

Регистр данных чтения не пуст. Этот бит устанавливается когда содержимое сдвигового регистра перемещается в регистр данных USART_DR. Установка этого бита генерирует прерывание , если установлен бит RXNEIE=1 в регистре USART_CR1. Этот бит очищается, сразу после чтения из регистра данных USART_DR. Также этот бит может быть очищен посредством записи 0 в него​

  • 0: Данные не приняты​

  • 1: Данные готовы для чтения

Регистр данных​

USART_DR — Регистр данных. При передачи, посылаемый символ должен быть записан в этот регистр. При приеме, принятый символ нужно прочитать из этого регистра. Занимает 32 бита из которых используются только 9 (!) первых бит, остальные принудительно зануляются аппаратно.

Регистра настройки скорости передачи

USART_BRR — Регистр настройки скорости передачи. Первые его два байта определяют частоту передачи. Вторые принудительно ноль.

400

Для вычисления скорости используется следующая формула ​

  • USARTDIV = CLK/(BaudRate*8*(2 - OVER8))​

Порядок запуска модуля UART

  • Подключить USART к источнику тактирования – устанавливаем бит USART2EN в регистре APB1ENR (АЦП тактируется от матрицы шин APB1).​

  • Необходимо сконфигурировать порты. Настроить порты, на альтернативную функцию нужного модуля USART​

  • Настроить формат передачи байт, с помощью регистра CR1 и CR2​

  • Задать скорость передачи с помощью регистра BRR​

  • Разрешить передачу помощью бита TE и если надо прием, с помощью бита RE в модуле USART с помощью регистра CR1​

  • Включить сам модуль USART битом UE в регистре CR1​

  • Если работаем через прерывание, то разрешить глобальное прерывание для нужного USART, в регистре ISER[1] модуля NVIC​

  • Если работаем через прерывание, в зависимости от того, что нам нужно, разрешить прерывание по сигналу модуля UART (например, от сигнала регистр данных передачика пуст (бит TXEIE в регистре CR1))

Задание

Передавать раз в 0.5 секунды фразу Hello World!​

  • Подключиться к внешнему источнику тактирования

  • Настроить таймер 2 на 0.5 секунды

  • Подключить модуль UART2 к шине тактирования

  • Настроить порты PORT A.2 как TX, Port A.3 как RX на альтернативную функцию работы с UART в режим Push-Pull(двухтактный выход) + Pull Up(подтяжка к 1)​

  • Настроить USART2 на скорость 9600 бит/c, 1 стоп бит, 1 старт бит, без проверки четности, режим дискретизации 1/16, 8 бит данных.​

  • Включить USART2

  • Включить переду данных

  • Послать сообщение используя программный буфер

Дома сделать тоже самое с использованием прерывания

  • Подключиться к внешнему источнику тактирования

  • Настроить таймер 2 на 0.5 секунды

  • Подключить модуль UART2 к шине тактирования

  • Настроить порты PORT A.2 как TX, Port A.3 как RX на альтернативную функцию работы с UART в режим Push-Pull(двухтактный выход) + Pull Up(подтяжка к 1)​

  • Настроить USART2 на скорость 19200 бит/c, 2 стоп бит, 1 старт бит, без проверки четности, режим дискретизации 1/8, 8 бит данных.​

  • Разрешить глобальное прерывание по USART​

  • Разрешить прерывание по передаче​

  • Включить USART2

  • Включить переду данных

​