[i] Упрощенная схема Echo и разбор кадра UART
Данный материал подготовлен на основании существующей статьи по работе с UART на микроконтроллерах компании "Миландр".
Статья поделена на две части:
-
В первой части статьи будет описана простая реализация эхо-сигнала на примере микроконтроллера К1986ВЕ92QI. Благодаря библиотеке SPL, данный пример может быть адаптирован под любой другой микроконтроллер производства "Миландр".
-
Во второй части приведен разбор кадра, присланного с UART, рассмотрены его базовые составляющие.
Для общения с микроконтроллером будет использоваться разъем типа RS-232. Подключение будет происходить к разъему типа "Папа" на микроконтроллере с помощью нуль-модемного кабеля, входящего в состав отладочной платы, обратный конец которого подключить к компьютеру можно с помощью переходника RS232-USB. Для отправки и приёма команд используется терминальная программа: например, PuTTY или Terminal v1.9b.
1. Разбор программы, реализующей ЭХО-сигнал.
Разберем стандартный пример ArraySend, входящий в состав пака IDE Keil для микроконтроллеров в пластиковых корпусах. Проект демонстрирует следующую работу: символы, введенные на персональном компьютере, будут отправлены сначала на микроконтроллер, а затем обратно. В начале нужно создать структуры для инициализации портов и блока UART. В основной функции main проинициализируем массив кодом:
Фрагмент кода 1
static uint8_t ReciveByte[16];Данный массив и будет содержать данные для обмена.
Не забудем применить настройки тактирования к UART от внешнего источника HSE, который тактирует микроконтроллер, чтобы осуществить высокую точность передачи. Далее мы должны сконфигурировать порт B для микроконтроллера К1986ВЕ92QI, в том числе на выход для TX и на вход для RX.
Заполнение структуры инициализации для UART и применение всех настроек вынесено для объяснения в код ниже с подробными комментариями:
Фрагмент кода 2
/* Применение внешнего тактирования для UART1 и UART2 */ RST_CLK_PCLKcmd(RST_CLK_PCLK_UART1, ENABLE);
/* Делитель частоты = 1 для UART */
UART_BRGInit(MDR_UART1, UART_HCLKdiv1 );
/* Заполнение структуры инициализации UART */
UART_InitStructure.UART_BaudRate = 115200; // Скорость обмена UART_InitStructure.UART_WordLength = UART_WordLength8b; // Количество бит-данных UART_InitStructure.UART_StopBits = UART_StopBits1; // 1 стоп-бит UART_InitStructure.UART_Parity = UART_Parity_No; // Четность отключена UART_InitStructure.UART_FIFOMode = UART_FIFO_ON; // Буфер включен UART_InitStructure.UART_HardwareFlowControl = UART_HardwareFlowControl_RXE | UART_HardwareFlowControl_TXE; // Разрешение работы приемопередатчика
/* Применение параметров структуры к UART1*/
UART_Init(MDR_UART1, &UART_InitStructure);
/* Включение UART1 */
UART_Cmd(MDR_UART1, ENABLE);Для непрерывного обмена данными между микроконтроллером и компьютером в бесконечном цикле while(1) расположим два цикла for, которые условно будут названы "Получение" и "Отправка".
В блоке “Получение” микроконтроллер ожидает, когда на блок UART поступит информация, чтобы заполнить буфер. Ожидание заполнения буфера контролируется флагом UART_FLAG_RXFE (Буфер FIFO приемника пуст). После того, как в буфер поступили данные, происходит присвоение данных буфера массиву, созданному в начале с названием ReciveByte
Блок “Отправка” передает ранее полученный массив ReciveByte обратно на компьютер командой UART_SendData.
Фрагмент кода 3
while (1)
{
/* Заполнение данных в массив */
for (i = 0; i < 16; i++)
{
while(UART_GetFlagStatus(MDR_UART1, UART_FLAG_RXFE ) == SET);
ReciveByte[i] = UART_ReceiveData(MDR_UART1 );
}
/* Отправка массива по UART во внешнюю среду */
for (i = 0; i < 16; i++)
{
while (UART_GetFlagStatus(MDR_UART1, UART_FLAG_TXFE ) != SET);
UART_SendData(MDR_UART1, (uint16_t) ( ReciveByte[i]));
}
}
Проверка работоспособности.
После того, как мы записали программу в микроконтроллер, можно установить связь с микроконтроллером по интерфейсу RS-232. Для простоты и наглядности работы примера был использован терминал PuTTY. Настраиваем подключение к микроконтроллеру, наглядно на рисунке 1.
-
1. Выбираем Serial во вкладке “Тип соединения”
-
2. Нужно указать действующий COM-порт. Это можно узнать в диспетчере устройств, вкладка COM-порты.
-
3. Нужно задать скорость для связи персонального компьютера и микроконтроллера (в коде программы скорость была задана 115200 бод, то есть, бит в секунду, поэтому здесь ставим такую же)
-
4. Производим подключение.
Рисунок 1 - Настройки терминала Putty
После подключения можно набрать набор символов на клавиатуре, и они отобразятся в консоли – именно эти данные и были пересланы с микроконтроллера после отправки их со стороны компьютера. Как пример, информация приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Рабочее окно терминала Putty
2. Разбор структуры кадра UART с помощью осциллографа
Произведем модернизацию кода для удобства снятия показаний осциллографом для разбора структуры стандартного кадра UART.
Для этого мы вместо программы, отправляющей эхо-сигнал в бесконечном цикле while(1), добавим одну единственную команду, которая будет постоянно посылать пакет с одним и тем же содержанием, при этом оставив предыдущие настройки по инициализации UART:
-
Скорость – 115200 бод (бит в секунду).
-
Длина слова – 8 бит.
-
Один стоповый бит.
-
Четность отключена.
Функция отправки данных:
Фрагмент кода 4
UART_SendData(MDR_UART1, 0x6E); // Непрерывная отправка десятичного числа 110 (bin 0110 1110)
Чтобы подключиться с помощью осциллографа, нужно отключить кабель COM-порта, используемый в первой части статьи, а щуп расположить на третью верхнюю ножку порта RS-232, именно на этот вывод микроконтроллер присылает данные (TX). Схематично представлено на рисунке 3:
Рисунок 3 - Распиновка коннектора DB9M
В итоге, если мы всё сделали правильно, то на осциллограмме появятся сигналы логических уровней. Учтем, что сигнал с выхода RS-232 инвертирован, а логические уровни выстраиваются с младшего разряда числа. Рисунок 4 в качестве примера ниже:
Рисунок 4 - Осциллограмма кадра UART с его последующим разбором
На рисунке наглядно показана структура принимаемого кадра с UART. В стандартном кадре еще присутствует бит чётности, но по настройке проекта он отключен. В качестве практики Вы можете добавить бит четности в структуре инициализации UART и посмотреть, как изменится кадр.
Сохранить статью в PDF