在本次項目中,限于空間要求我們選用了STM32F030F4作為控制晶片。這款MCU不但封裝緊湊,而且自帶的Flash空間也非常有限,是以我們選擇了LL庫實作。本篇将說明基于LL實作USART通訊。
1、概述
我們想要實作基于RS485的Modbus通訊實際就是基于USART的通訊。USART使用可程式設計波特率發生器提供非常廣泛的波特率範圍。根據不同配置可以實作我們不同的串行通訊應用需求。其結構圖如下:
我們在USART基礎上實作一個Modbus的從站應用,是以我們對于接收采用中斷接收,而對于發送則根據接收到的資訊做出回報。是以我們要根據接收狀态和發送狀态來确定我們的操作。
2、USART配置
在實作之前,我們來了解一下滿足前述的需求,我們應該做哪些配置。主要有2個寄存器需要注意:控制寄存器1(USART_CR1)和波特率寄存器(USART_BRR)。
首先我們還是來看一看控制寄存器1(USART_CR1)。其中RXNEIE(RXNE中斷使能)、TE(發送使能)、RE(接收使能)、UE(USART使能)等位是需要我們注意的。該寄存器的結構如下:
在控制寄存器1(USART_CR1)中,RXNEIE(RXNE中斷使能)被置位後,隻要USART_ISRORE=1或者RXNE=1就會産生該中斷。接下來我們看一看波特率寄存器(USART_BRR),其結構如下:
對于波特率寄存器(USART_BRR),顧名思義就是設定波特率。但波特率的值不是随意設定,有一套計算方法,可以檢視STM的手冊。
3、軟體實作
接下來我們在軟體上實作我們的應用。我們先看USART配置,我們将其配置為我們需要的參數,并将其配置為中斷接收模式。具體代碼如下:
/*配置上位通訊序列槽*/
static void Comm_UART_Configuration(void)
{
LL_USART_InitTypeDef USART_InitStruct = {0};
LL_GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
/* 使能相關外設時鐘 */
LL_APB1_GRP2_EnableClock(LL_APB1_GRP2_PERIPH_USART1);
LL_AHB1_GRP1_EnableClock(LL_AHB1_GRP1_PERIPH_GPIOA);
/* USART1 GPIO 配置:PA2 ------> USART1_TX
PA3 ------> USART1_RX */
GPIO_InitStruct.Pin = LL_GPIO_PIN_2;
GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_ALTERNATE;
GPIO_InitStruct.Speed = LL_GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
GPIO_InitStruct.OutputType = LL_GPIO_OUTPUT_PUSHPULL;
GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_NO;
GPIO_InitStruct.Alternate = LL_GPIO_AF_1;
LL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = LL_GPIO_PIN_3;
/* USART1中斷初始化 */
NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 1);
NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
/* USART1端口配置 */
USART_InitStruct.BaudRate = 115200;
USART_InitStruct.DataWidth = LL_USART_DATAWIDTH_8B;
USART_InitStruct.StopBits = LL_USART_STOPBITS_1;
USART_InitStruct.Parity = LL_USART_PARITY_NONE;
USART_InitStruct.TransferDirection = LL_USART_DIRECTION_TX_RX;
USART_InitStruct.HardwareFlowControl = LL_USART_HWCONTROL_NONE;
USART_InitStruct.OverSampling = LL_USART_OVERSAMPLING_16;
LL_USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);
LL_USART_DisableIT_CTS(USART1);
LL_USART_ConfigAsyncMode(USART1);
LL_USART_Enable(USART1);
LL_USART_EnableIT_RXNE(USART1);
}
大部配置設定置都可通過初始化函數來實作,有一些需同過專門的LL庫函數實作。配置完成後寄存器的狀态如下圖所示。
我們配置的波特率是115200,其在寄存器中的配置為1A1,關于波特率的配置問題可以檢視相關資料。另外我們還需要編寫一個接收中斷的服務函數。
/*資料接收中斷處理函數,添加到USART1中斷響應函數中*/
void USART1_ReceiveDataHandle(void)
if(rxLength>=RECEIVEDATALENGTH)
{
rxLength=0;
}
/*接收寄存器為空,等待位元組被對應的序列槽完全接收*/
if(LL_USART_IsActiveFlag_RXNE(USART1))
uint8_t rData;
/*擷取接收到的位元組*/
rData=LL_USART_ReceiveData8(USART1);
rxBuffer[rxLength++] = rData;
if(LL_USART_IsActiveFlag_ORE(USART1))
LL_USART_ClearFlag_ORE(USART1);
需要注意的是需要添加ORE溢出标志的檢測,確定每次的接收中斷都是有效的。
4、總結
最後我們來測試一下我們的代碼。将相關項目下載下傳到目标闆并采用兩種監測方式檢視結果。首先接到PC機的序列槽,在上位中使用Modscan來檢視,其結果如下:
然後通過J-Link線上調試監控資料通訊,其結果如下:
上圖中,上部是我們的實體量資料,而下面是接收到的上位下發的讀取保持寄存器的Modbus封包。結合前一張圖,很明顯收發都是正确的。
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