飞道的博客

STM32通信串口RS232

2021-05-14 20:51 211人阅读  评论(0)

17.1关于 RS232

RS232是美国电子工业协会（Electronic Industries Association，EIA）于1962年发布的串行通信接口标准，其中RS为英文“Recomend Standard”的缩写，中文翻译为“推荐标准”，232为标识号。该标准对串行通信的物理接口及逻辑电平都做了规定，其输出的电平称为RS232电平。

早期常见于个人计算机上，是计算机通讯接口之一。现如今在个人计算机上已比较少见，但在一些工控设备依旧比较多。

最简单的RS232通信由三条数据线组成，即TXD、RXD和GND。RS232采用负逻辑电平，即-15V ~ -3V代表逻辑“1”，+3V ~ +15V代表逻辑“0”。这里的电平，是TxD线（或者RxD线）相对于GND的电压。

RS232最长传输距离为15米，通常采用DB9接口，有公母之分，该接口如图 17.1.1 所示。

DB9有9个针脚，通常RS232只需要TXD、RXD和GND即可，引脚定义如图 17.1.1 所示。

17.2硬件设计

STM32F103系列有5个串口（3个USART，2个UART），在本开发板中，UART4/5没有复用为串口，而是另作它用，因此只有USART1、2、3，共3个串口能使用。

在本开发板上，需要用到串口的有：调试串口、RS232公、RS232母、RS485、对外串口模块接口，总计五处。因此，设计了一个模拟开关电路，如图 17.2.1 所示，通过拨码开关（J11，图 3.3.1 中编号11）实现切换。该电路中，J11为两位拨码开关，U9~U12为二选一模拟开关。以U9为例，通过控制6脚“Select”高低电平，使U9的4脚“A”分别接通3脚“B0”或1脚“B1”，从而实现USAR2_TX分别用于L_USAR2_TX（RS232公头的TXD）和H_L_USART2_TX（RS485的DI）。

图 17.2.1 原理图上的表格，标注了设置方法和对应串口的用途。如果J11的1脚拨为ON，USART2用作RS485，反之为RS232公头；如果J11的2脚拨为ON，USART2用作开发板模块扩展接口（J23），反之为RS232母头。


因此，如果要使用RS232的公头和母头，需要将开发板蓝色拨码（J11）的两位，都设置为OFF，即往下拨。

图 17.2.2 为RS232电路，U15为UART转RS232电平芯片，自动将UART信号转为RS232信号，通过J13（DB9公头）、J14（DB9公头）引出。

为了方便实验，开发板设计了一公一母RS232，需要使用RS232公对母线将其连接。根据内部线的连接情况，RS232公对母线又分两种，如图 17.2.3 所示，直通线通常用于延长，交叉线通常用于连接。对于串口，需要公头的TXD发送数据，母头的RXD接收数据，因此需要交叉线，本开发配件也是交叉线。

17.3软件设计

17.3.1 软件设计思路

实验目的：本实验通过调试串口，控制RS232互传数据，让读者了解如何使用RS232。

  1. 初始化USART1、2、3：设置波特率，收发选择，有效数据位等；
  2. 将所使用的串口引脚初始化：USART使能、GPIO端口时钟使能、GPIO引脚设置为USART复用；
  3. RS232采用中断方式发送，编写中断回调函数；
  4. 主函数编写控制逻辑：使用MobaXterm向调试串口发送“A/a”，公头发送一次数据给母头，成功则绿灯亮，失败则红灯亮；向调试串口发送“B/b”，母头发送一次数据给公头，成功则蓝灯亮，失败则红灯亮；向调试串口发送“C/c”，自动间隔一秒，公母互发一次数据，成功则绿/蓝灯闪烁，失败则红灯亮；向调试串口发送“C/c”，停止自动发送，红灯亮；

本实验配套代码位于“5_程序源码\9_通信—RS232\”。

17.3.2软件设计讲解

  1. GPIO 引脚选择与串口选择
    本实验会用到三个串口，USART1用于调试、USART2用于RS232公头、USART3用于RS232母头，在代码框架上，将每个串口都单独放在“.c”文件里，方便修改裁剪，这里头文件也对应三个。

代码段 17.3.1 调试串口 USART1 相关宏定义（driver_usart1.h）

/*********************
* 引脚宏定义
**********************/
#define DEBUG_USART USART1
#define DEBUG_USART_RX_PIN GPIO_PIN_10
#define DEBUG_USART_TX_PIN GPIO_PIN_9
#define DEBUG_USART_PORT GPIOA
#define DEBUG_USART_GPIO_CLK_EN() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define DEBUG_USART_CLK_EN() __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE()
#define DEBUG_USART_CLK_DIS() __HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE()
#define DEBUG_USART_IRQn USART1_IRQn

代码段 17.3.2 RS232 公头 USART2 相关宏定义（driver_usart2.h）

/*********************
* 引脚宏定义
**********************/
#define RS232_MALE USART2
#define RS232_MALE_RX_PIN GPIO_PIN_3
#define RS232_MALE_TX_PIN GPIO_PIN_2
#define RS232_MALE_PORT GPIOA
#define RS232_MALE_GPIO_CLK_EN() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
/*********************
* 函数宏定义
**********************/
#define RS232_MALE_IRQn USART2_IRQn
#define RS232_MALE_IRQHandler USART2_IRQHandler
#define RS232_MALE_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE()
#define RS232_MALE_CLK_DISABLE() __HAL_RCC_USART2_CLK_DISABLE()
/*********************
* 全局变量声明
**********************/
extern UART_HandleTypeDef husart2;
extern volatile int8_t male_tx_finish;
extern volatile int8_t male_rx_finish;

代码段 17.3.3 RS232 母头 USART3 相关宏定义（driver_usart3.h）

/*********************
* 引脚宏定义
**********************/
#define RS232_FEMALE USART3
#define RS232_FEMALE_RX_PIN GPIO_PIN_11
#define RS232_FEMALE_TX_PIN GPIO_PIN_10
#define RS232_FEMALE_PORT GPIOB
#define RS232_FEMALE_GPIO_CLK_EN() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()
/*********************
* 函数宏定义
**********************/
#define RS232_FEMALE_IRQn USART3_IRQn
#define RS232_FEMALE_IRQHandler USART3_IRQHandler
#define RS232_FEMALE_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_USART3_CLK_ENABLE()
#define RS232_FEMALE_CLK_DISABLE() __HAL_RCC_USART3_CLK_DISABLE()
/*********************
* 全局变量声明
**********************/
extern UART_HandleTypeDef husart3;
extern volatile int8_t female_tx_finish;
extern volatile int8_t female_rx_finish;

分别定义了三个串口、对应GPIO、时钟使能，方便代码复用。

  1. 初始化USART
    USART初始化包含两部分：协议部分和硬件部分。
    协议部分放在各自“.c”文件里，硬件部分都是调用“HAL_UART_Init()”，单独创建一个“.c”文件处理。
/*
* 定义全局变量
*/
UART_HandleTypeDef husart1;
/*
* 函数名：void DEBUG_USART_Init(uint32_t baudrate)
* 输入参数：baudrate-串口波特率
* 输出参数：无
* 返回值：无
* 函数作用：初始化 USART 的波特率，收发选择，有效数据位等
*/
void DEBUG_USART_Init(uint32_t baudrate)
{
   
husart1.Instance = DEBUG_USART; // 选择 USART1
husart1.Init.BaudRate = baudrate; // 配置波特率
husart1.Init.WordLength = USART_WORDLENGTH_8B; // 配置数据有效位为 8bit
husart1.Init.StopBits = USART_STOPBITS_1; // 配置一位停止位
husart1.Init.Parity = USART_PARITY_NONE; // 不设校验位
husart1.Init.Mode = USART_MODE_TX_RX; // 可收可发
husart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
// 使用库函数初始化 USART3 的参数
if (HAL_UART_Init(&husart1) != HAL_OK)
{
   
Error_Handler(); } }

调试串口协议的初始化解析参考上一章介绍，不再赘述。
代码段 17.3.5 USART2 初始化（driver_usart2.c）

/*
* 定义全局变量
*/
UART_HandleTypeDef husart2;
volatile int8_t male_tx_finish = 0;
volatile int8_t male_rx_finish = 0;
/*
* 函数名：void RS232_MALE_Init(uint32_t baudrate)
* 输入参数：baudrate-串口波特率
* 输出参数：无
* 返回值：无
* * 函数作用：初始化 USART 的波特率，收发选择，有效数据位等
*/
void RS232_MALE_Init(uint32_t baudrate)
{
   
husart2.Instance = RS232_MALE; // 选择 USART2
husart2.Init.BaudRate = baudrate; // 配置波特率
husart2.Init.WordLength = USART_WORDLENGTH_8B; // 配置数据有效位为 8bit
husart2.Init.StopBits = USART_STOPBITS_1; // 配置一位停止位
husart2.Init.Parity = USART_PARITY_NONE; // 不设校验位
husart2.Init.Mode = USART_MODE_TX_RX; // 可收可发
husart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
// 使用库函数初始化 USART3 的参数
if (HAL_UART_Init(&husart2) != HAL_OK)
{
   
Error_Handler(); } }

代码段 17.3.6 USART3 初始化（driver_usart3.c）

/*
* 定义全局变量
*/
UART_HandleTypeDef husart3;
volatile int8_t female_tx_finish = 0;
volatile int8_t female_rx_finish = 0;
/*
* 函数名：void RS232_FEMALE_Init(uint32_t baudrate)
* 输入参数：baudrate-串口波特率
* 输出参数：无
* 返回值：无
* 函数作用：初始化 USART 的波特率，收发选择，有效数据位等
*/
void RS232_FEMALE_Init(uint32_t baudrate)
{
   
husart3.Instance = RS232_FEMALE; // 选择 USART3
husart3.Init.BaudRate = baudrate; // 配置波特率
husart3.Init.WordLength = USART_WORDLENGTH_8B; // 配置数据有效位为 8bit
husart3.Init.StopBits = USART_STOPBITS_1; // 配置一位停止位
husart3.Init.Parity = USART_PARITY_NONE; // 不设校验位
husart3.Init.Mode = USART_MODE_TX_RX; // 可收可发
husart3.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
// 使用库函数初始化 USART3 的参数
if (HAL_UART_Init(&husart3) != HAL_OK)
{
   
Error_Handler(); } }

RS232的本质还是串口，串口的初始化和之前的基本一样。RS232通常遵循“96-N-8-1”格式，96指波特率9600，N指无校验，8指8bits数据位，1指1bit停止位。

串口协议初始化完后，都调用“HAL_UART_Init()”进行设置，在“HAL_UART_Init()”调用
“HAL_UART_MspInit()”初始化串口硬件部分。

代码段 17.3.7 USART MSP 初始化（driver_msp_usart.c）

/*
* 函数名：void HAL_USART_MspInit(USART_HandleTypeDef* husart)
* 输入参数：husart-USART 句柄
* 输出参数：无
* 返回值：无
* 函数作用：使能 USART1\2\3 的时钟，使能引脚时钟，并配置引脚的复用功能
*/
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* husart)
{
   
// 定义 GPIO 结构体对象
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {
   0};
if(husart->Instance==DEBUG_USART) {
   
// 使能 USART1 的时钟
DEBUG_USART_CLK_EN();
// 使能 USART1 的输入输出引脚的时钟
DEBUG_USART_GPIO_CLK_EN();
/**USART1 GPIO Configuration
PA9 ------> USART1_TX
PA10 ------> USART1_RX
*/
GPIO_InitStruct.Pin = DEBUG_USART_TX_PIN; // 选择 USART1 的 TX 引脚
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 配置为复用推挽功能
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // 引脚翻转速率快
HAL_GPIO_Init(DEBUG_USART_PORT, &GPIO_InitStruct); // 初始化 TX 引脚
GPIO_InitStruct.Pin = DEBUG_USART_RX_PIN; // 选择 RX 引脚
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_INPUT; // 配置为输入
HAL_GPIO_Init(DEBUG_USART_PORT, &GPIO_InitStruct); // 初始化 RX 引脚
HAL_NVIC_SetPriority(DEBUG_USART_IRQn, 1, 0); // 设置 USART3 的中断等级（0-15）（0-15）
// 规则：(0,0)最高，(0,1)次之依次由高到低排序到(15,15)
HAL_NVIC_EnableIRQ(DEBUG_USART_IRQn); // 使能 USART1 的中断
}
else if(husart->Instance==RS232_MALE) {
   
// 使能 USART2 的时钟
RS232_MALE_CLK_ENABLE();
// 使能 USART2 的输入输出和方向引脚的时钟
RS232_MALE_GPIO_CLK_EN();
/**USART3 GPIO Configuration
PA2 ------> USART2_TX
PA3 ------> USART2_RX
*/
GPIO_InitStruct.Pin = RS232_MALE_TX_PIN; // 选择 USART2 的 TX 引脚
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 配置为复用推挽功能
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // 引脚翻转速率快
HAL_GPIO_Init(RS232_MALE_PORT, &GPIO_InitStruct); // 初始化 TX 引脚
GPIO_InitStruct.Pin = RS232_MALE_RX_PIN; // 选择 RX 引脚
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; // 配置为输入
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 不上拉
HAL_GPIO_Init(RS232_MALE_PORT, &GPIO_InitStruct); // 初始化 RX 引脚
HAL_NVIC_SetPriority(RS232_MALE_IRQn, 1, 0); // 设置 USART3 的中断等级（0-15）（0-15）
// 规则：(0,0)最高，(0,1)次之依次由高到低排序到(15,15)
HAL_NVIC_EnableIRQ(RS232_MALE_IRQn); // 使能 USART2 的中断
}
else if(husart->Instance==RS232_FEMALE) {
   
// 使能 USART3 的时钟
RS232_FEMALE_CLK_ENABLE();
// 使能 USART3 的输入输出引脚的时钟
RS232_FEMALE_GPIO_CLK_EN();
/**USART3 GPIO Configuration
PB10 ------> USART3_TX
PB11 ------> USART3_RX
*/
GPIO_InitStruct.Pin = RS232_FEMALE_TX_PIN; // 选择 USART3 的 TX 引脚
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; // 配置为复用推挽功能
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // 引脚翻转速率快
HAL_GPIO_Init(RS232_FEMALE_PORT, &GPIO_InitStruct); // 初始化 TX 引脚
GPIO_InitStruct.Pin = RS232_FEMALE_RX_PIN; // 选择 RX 引脚
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; // 配置为输入
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 不上拉
HAL_GPIO_Init(RS232_FEMALE_PORT, &GPIO_InitStruct); // 初始化 RX 引脚
HAL_NVIC_SetPriority(RS232_FEMALE_IRQn, 1, 0); // 设置 USART3 的中断等级（0-15）（0-15）
// 规则：(0,0)最高，(0,1)次之依次由高到低排序到(15,15)
HAL_NVIC_EnableIRQ(RS232_FEMALE_IRQn); // 使能 USART3 的中断
} }
  • 12~36行：设置USART1的时钟、引脚、中断；
  • 37~61行：设置USART2的时钟、引脚、中断；
  • 62~86行：设置USART3的时钟、引脚、中断；

初始化完成后，便可使用HAL库提供的发送/接收函数，收发数据了，HAL提供三种收发函数：

  • HAL_UART_Receive()/HAL_UART_Transmit()：串口收发数据，使用超时管理模式；
  • HAL_UART_Receive_IT()/HAL_UART_Transmit_IT()：串口收发数据，使用中断模式；
  • HAL_UART_Transmit_DMA()/HAL_UART_Transmit_DMA()：串口收发数据，使用DMA模式；

这里三种收发函数都可满足需求，这里调试串口使用的超时管理模式，重定向打印函数，两个RS232使用中断模式收发数据。

代码段 17.3.8 重定向打印函数（driver_usart1.c）

/*****************************************************
*function: 写字符文件函数
*param1: 输出的字符
*param2: 文件指针
*return: 输出字符的 ASCII 码
******************************************************/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
   
HAL_UART_Transmit(&husart1, (uint8_t*)&ch, 1, 10);
return ch;
}
/*****************************************************
*function: 读字符文件函数
*param1: 文件指针
*return: 读取字符的 ASCII 码
******************************************************/
int fgetc(FILE *f)
{
   
uint8_t ch = 0;
HAL_UART_Receive(&husart1, (uint8_t*)&ch, 1, 10);
return (int)ch;
}

代码段 17.3.9 RS232 公头中断收发函数（driver_usart2.c）

/*
* 函数名：void RS232_MALE_Tx(uint8_t *pdata, uint16_t sz)
* 输入参数：pdata->指向发送数据所存储的首地址
sz->发送数据个数
* 输出参数：无
* 返回值：无
* 函数作用：USART2 的发送函数
*/
void RS232_MALE_Tx(uint8_t *pdata, uint16_t sz)
{
   
male_tx_finish = 0;
HAL_UART_Transmit_IT(&husart2, pdata, sz); }
/*
* 函数名：void RS232_MALE_Rx(uint8_t *pdata, uint16_t sz)
* 输入参数：pdata->指向接收数据所存储的首地址
sz->接收数据个数
* 输出参数：无
* 返回值：无
* 函数作用：USART2 的接收函数
*/
void RS232_MALE_Rx(uint8_t *pdata, uint16_t sz)
{
   
male_rx_finish = 0;
HAL_UART_Receive_IT(&husart2, pdata, sz); }

代码段 17.3.10 RS232 母头中断收发函数（driver_usart3.c）

/*
* 函数名：void RS232_FEMALE_Tx(uint8_t *pdata, uint16_t sz)
* 输入参数：pdata->指向发送数据所存储的首地址
sz->发送数据个数
* 输出参数：无
* 返回值：无
* 函数作用：USART3 的发送函数
*/
void RS232_FEMALE_Tx(uint8_t *pdata, uint16_t sz)
{
   
female_tx_finish = 0;
HAL_UART_Transmit_IT(&husart3, pdata, sz); }
/*
* 函数名：void RS232_FEMALE_Rx(uint8_t *pdata, uint16_t sz)
* 输入参数：pdata->指向接收数据所存储的首地址
sz->接收数据个数
* 输出参数：无
* 返回值：无
* 函数作用：USART3 的接收函数
*/
void RS232_FEMALE_Rx(uint8_t *pdata, uint16_t sz)
{
   
female_rx_finish = 0;
HAL_UART_Receive_IT(&husart3, pdata, sz); }

后面调用“ RS232_MALE_Tx() ” / “ RS232_MALE_Rx() ”便可让 RS232 公头收发数据，“RS232_FEMALE_Tx()”/“RS232_FEMALE_Rx()”便可让RS232母头收发数据。

  1. 中断回调函数
    使用“RS232_MALE_Tx()”发送数据，“RS232_FEMALE_Rx()”接收数据，如何才能得知发送完数据，对方收到数据？
    这里先理一下USART中断流程，USART发生中断时，将自动跳到前面代码段 10.2.1 介绍的中断向量表对应位置，比如57行、58行的“USART2_IRQHandler”和“USART3_IRQHandler”。
    这里需要实现这两个中断服务函数内容，都统一调用HAL库提供的“HAL_UART_IRQHandler()”处理，这里“USART2_IRQHandler”在头文件定义的别名为“RS232_MALE_IRQHandler”。

代码段 17.3.11 USART2 中断处理函数（driver_usart2.c）

/*
* 函数名：void USART2_IRQHandler(void)
* 输入参数：无
* 输出参数：无
* 返回值：无
* 函数作用：USART2 的中断服务函数
*/
void RS232_MALE_IRQHandler(void) {
   
HAL_UART_IRQHandler(&husart2); }

代码段 17.3.12 USART3 中断处理函数（driver_usart3.c）

/*
* 函数名：void USART3_IRQHandler(void)
* 输入参数：无
* * 输出参数：无
* 返回值：无
* 函数作用：USART3 的中断服务函数
*/
void RS232_FEMALE_IRQHandler(void) {
   
HAL_UART_IRQHandler(&husart3); }

“ HAL_UART_IRQHandler() ”会根据传入的 句 柄 husart ，清理中断寄存器标志位，最终调用“HAL_UART_RxCpltCallback ()”或“HAL_UART_TxCpltCallback ()”函数，这两个回调函数里编写用户自己的控制逻辑。这里在回调函数里修改自定义标志位，以便后面查询是否接收成功。

代码段 17.3.13 USART 中断回调函数（driver_msp_usart.c）

/*
* 函数名：void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
* 输入参数：husart-USART 句柄
* 输出参数：无
* 返回值：无
* 函数作用：USART 发送中断回调函数
*/
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
   
if(huart->Instance == RS232_MALE) {
   
male_tx_finish = 1; }
else if(huart->Instance == RS232_FEMALE) {
   
female_tx_finish = 1; } }
/*
* 函数名：void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
* 输入参数：husart-USART 句柄
* 输出参数：无
* 返回值：无
* 函数作用：USART 接收中断回调函数
*/
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
   
if(huart->Instance == RS232_MALE) {
   
male_rx_finish = 1;
}
else if(huart->Instance == RS232_FEMALE) {
   
female_rx_finish = 1; } }

即默认“ male_rx_finish”和“female_rx_finish”都为0，一旦收到数据，中断处理函数自动完成数据处理，然后调用自己编写的回调函数，修改“ male_rx_finish”和“female_rx_finish”为1。

  1. 主函数控制逻辑
    因为需要实现间隔1s自动互发，这里还需补充一下如何利用SysTick定时器计时。SysTick定时器默认作为“HAL_Delay()”的基准，也是就每隔1ms，就会进入SysTick中断，利用这一特性，就能实现自动发送数据。
    首先定义一个结构体，包含RS232的收发周期。

代码段 17.3.14 定义 SYSTICK 结构体（main.h）

typedef struct
{
   
uint32_t timeout; // 超时时间
uint32_t rs232_female_period; // RS232 母头自动发送周期
uint32_t rs232_male_period; // RS232 公头自动发送周期
}SYSTICK;

修改SysTick中断处理函数，在该函数里，对SYSTICK结构体的每个成员减1，也就是每间隔1ms，rs232_female_period减1，rs232_male_period减1。这里要注意SYSTICK结构体成员变量是uint32_t类型的，sizeof()函数计算出来的是字节数，一个uint32_t有4个字节，所以for()循环的判断要将sizeof()计算出来的数据大小左移2（除以4）得到正确的结构体成员个数。

代码段 17.3.15 SysTick 中断处理函数（stm32f1xx_it.c）

/**
* @brief This function handles SysTick Handler.
* @param None
* @retval None
*/
void SysTick_Handler(void) {
   
uint8_t i = 0;
uint32_t *pSYSTICK = (uint32_t*)&gSYSTICK;
HAL_IncTick();
for(i=0; i<(sizeof(gSYSTICK)>>2); i++) {
   
if(pSYSTICK[i] != 0) {
   
pSYSTICK[i]--;
} } }

代码段 17.3.16 主函数控制（main.c）

// 初始化 USART1，设置波特率为 115200 bps
DEBUG_USART_Init(115200);
// 初始化 USART2，设置波特率为 9600 bps
RS232_MALE_Init(9600);
// 初始化 USART3，设置波特率为 9600 bps
RS232_FEMALE_Init(9600);
// 初始化 LED
LedGpioInit();
// 在 windows 下字符串\r\n 表示回车
// 如果工程在编译下面这句中文的时候报错，请在“Option for target”->"C/C++"->"Misc Controls"添加“ --locale=english”
printf("百问科技 www.100ask.net\n\r");
printf("RS232 实验\n\r");
printf("输入指令: \n\r \
'A/a'->RS232 公头发送指令给 RS232 母头,成功绿灯亮，失败红灯亮 \n\r \
‘B/b’->RS232 母头发送指令给 RS232 公头,成功蓝灯亮，失败红灯亮 \n\r \
‘C/c’->自动间隔 1S，RS232 公母自动发送，成功绿/蓝灯亮，失败红灯亮 \n\r \
'E/e'->停止测试\n\r");
while(1) {
   
scanf("%c", &cmd); // 获取按键输入
if(cmd != 0) {
   
if(cmd=='A' || cmd=='a') // 输入按键 A/a
{
   
step = 1;
printf("第%2d 次：RS232 公头---->RS232 母头\n\r", cnt);
cnt++;
RS232_FEMALE_Rx((uint8_t*)&RS232_FEMALE_RxMsg, 1); // 母头等待接收
RS232_MALE_Tx((uint8_t*)&RS232_MALE_TxMsg, 1); // 公头发送数据
}
else if(cmd == 'B' || cmd=='b') // 输入按键 B/a
{
   
step = 2;
printf("第%2d 次：RS232 公头<----RS232 母头\n\r", cnt);
cnt++;
RS232_MALE_Rx((uint8_t*)&RS232_MALE_RxMsg, 1); // 公头等待接收
RS232_FEMALE_Tx((uint8_t*)&RS232_FEMALE_TxMsg, 1); // 母头发送数据
}
else if(cmd=='C' || cmd=='c') // 输入按键 C/c
{
   
step = 3;
//因为要循环发送，需要放在主循环里实现
}
else if(cmd=='E' || cmd=='e') // 输入按键 E/e
{
   
step = 0;
printf("停止测试\n\r"); }
cmd = 0; }
// 自动间隔 1S，RS232 公母自动发送
if (step == 3) {
   
if(gSYSTICK.rs232_female_period == 0) // 滴答定时器周期到了
{
   
gSYSTICK.rs232_female_period = 1000; // 重新装填初始值 1000ms
printf("第%2d 次：RS232 公头---->RS232 母头\n\r", cnt);
cnt++;
RS232_FEMALE_Rx((uint8_t*)&RS232_FEMALE_RxMsg, 1);
RS232_MALE_Tx((uint8_t*)&RS232_MALE_TxMsg, 1); }
if(gSYSTICK.rs232_male_period == 0) // 滴答定时器周期到了
{
   
gSYSTICK.rs232_male_period = 1000; // 重新装填初始值 1000ms
printf("第%2d 次：RS232 公头<----RS232 母头\n\r", cnt);
cnt++;
RS232_MALE_Rx((uint8_t*)&RS232_MALE_RxMsg, 1);
RS232_FEMALE_Tx((uint8_t*)&RS232_FEMALE_TxMsg, 1); } }
// 分别判断 RS232 公母接收结果，点亮对应 LED 灯
if(female_rx_finish && step == 1) // 判断 RS232 公头->RS232 母头是否成功
{
   
male_rx_finish = 0;
RLED(OFF);
GLED(ON);
BLED(OFF); }
if(male_rx_finish && step == 2) // 判断 RS232 母头->RS232 公头是否成功
{
   
female_rx_finish = 0;
RLED(OFF);
GLED(OFF);
BLED(ON); }
if(male_rx_finish && female_rx_finish && step == 3) // 判断 RS232 自动互传是否成功
{
   
RLED(OFF);
GLED(ON);
BLED(ON); }
if ((male_rx_finish == 0 && female_rx_finish == 0) || step == 0) // 失败或者退出测试
{
   
RLED(ON);
GLED(OFF);
BLED(OFF); } }
  • 1-6行：初始化三个串口，其中调试串口波特率为115200，两个RS232为9600；
  • 13-19行：串口打印使用说明，16-18行结尾的“\”表示接上行，即15-19为一行代码；
  • 23~56行：获取输入的值，进行相应操作：
    • 26~34行：RS232公头发送数据给RS232母头，首先记录当前状态为step=1，打印当前操作，调用
      “RS232_FEMALE_Rx()”接收数据，“RS232_MALE_Tx”发送数据；
    • 35~43 行：RS232 母头发送数据给 RS232 公头，首先记录当前状态为 step=2，打印当前操作，调用
      “RS232_MALE_Rx()”接收数据，“RS232_FEMALE_Tx”发送数据；
    • 44~48 行：RS232 公母间隔指定时间互发，因为要循环发送，需要放在主函数实现，这里只记录当前
      状态为 step=3；
    • 49~54 行：退出测试，step 状态改为 0；
  • 59~82行：间隔指定时间，RS232公母自动发送：
    • 59行：如果状态step为3，才进行自动发送，即前面输入“C/c”；
    • 61行：判断rs232_female_period是否为0，即SysTick中断里将该值减为了0，表示设置的周期到了；
    • 62行：再次装填rs232_female_period初值，1000ms即1s；
    • 65~69行：RS232公头发送数据给RS232母头，打印当前操作，调用“RS232_FEMALE_Rx()”接收数据，“RS232_MALE_Tx”发送数据；
    • 72~80行：RS232母头发送数据给RS232公头；
  • 84~115行：分别判断RS232公母接收结果，点亮对应LED灯：
    • 85行：如果RS232公头发送数据给RS232母头，发送成功，“HAL_UART_RxCpltCallback()”会
      将female_rx_finish设置为1；
    • 86行：当前step为1，只关心female_rx_finish，将male_rx_finish清0防止干扰；
    • 89~91行：只亮绿灯；
    • 94~101行：如果RS232公头发送数据给RS232母头，发送成功，蓝灯亮；
    • 103~108行：如果RS232互传成功，蓝绿灯都亮；
    • 110~115行：失败或者退出，亮红灯；

17.4 实验效果

本实验对应配套资料的“5_程序源码\9_通信—RS232\”。将调试串口连接电脑、RS232公母接口用交叉线连接，如图 17.4.1 所示。注意蓝色的拨码开关，两个拨码都要朝下（OFF）。


打开工程后，编译，下载。打开MobaXterm，连接好调试串口，按下开发板复位，即可看到串口打印使用说明。

在MobaXterm输入字母A，RS232公头向RS232母头发送数据，正常发送绿灯亮；此时拔掉RS232交叉线，再次输入A，红灯亮。

在MobaXterm输入字母B，RS232母头向RS232公头发送数据，正常发送蓝灯亮；此时拔掉RS232交叉线，再次输入B，红灯亮。

在MobaXterm输入字母C，RS232公母互相发送数据，正常发送蓝绿灯亮；此时拔掉RS232交叉线，红灯亮；最后输入E，退出测试。

测试串口效果如图 17.4.2 所示。

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