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STM3学习记录

news 来源：原创 2024/9/19 0:13:34

一、串口
1.串口定义，将串口相关寄存器的首地址强制转化为串口结构体，方便通过结果体访问串口的寄存器

#define     __IO    volatile             /*!< Defines 'read / write' permissions */
typedef struct
{__IO uint32_t SR;         /*!< USART Status register,                   Address offset: 0x00 */__IO uint32_t DR;         /*!< USART Data register,                     Address offset: 0x04 */__IO uint32_t BRR;        /*!< USART Baud rate register,                Address offset: 0x08 */__IO uint32_t CR1;        /*!< USART Control register 1,                Address offset: 0x0C */__IO uint32_t CR2;        /*!< USART Control register 2,                Address offset: 0x10 */__IO uint32_t CR3;        /*!< USART Control register 3,                Address offset: 0x14 */__IO uint32_t GTPR;       /*!< USART Guard time and prescaler register, Address offset: 0x18 */
} USART_TypeDef;#define PERIPH_BASE           0x40000000UL /*!< Peripheral base address in the alias region */
#define APB1PERIPH_BASE       PERIPH_BASE
#define USART3_BASE           (APB1PERIPH_BASE + 0x00004800UL)
#define USART3              ((USART_TypeDef *)USART3_BASE)

2.若有奇偶校验位 16比特数据传输

/* In case of 9bits/No Parity transfer, pTxData needs to be handled as a uint16_t pointer */
if ((husart->Init.WordLength == USART_WORDLENGTH_9B) && (husart->Init.Parity == USART_PARITY_NONE))
{ptxdata8bits  = NULL;ptxdata16bits = (const uint16_t *) pTxData;
}
else
{ptxdata8bits  = pTxData;ptxdata16bits = NULL;
}

3.采样频率是波特率的16倍，起始位将采样位置定位到一位的中间
4.串口有一个字节的缓冲
现象：
串口助手连续发送received@abc
打印数据为：

9 received@
10 areceived@
10 areceived@
10 areceived@
10 areceived@

解释：
从框图得知（只看接收部分结构）：
数据先进入接收移位寄存器，再进入接受数据寄存器
串口助手第一次发送received@abc，程序读取到@停止，即读到received@后停止，但是a进入串口接收移位寄存器，等接收数据寄存器读空，接收移位寄存器数据将移入接收数据寄存器，因此第二次读取数据时，从接收数据寄存器读取到的是字符’a’，后续读取received@，也就是说，第二次开始，读取的是areceived@。
在这里插入图片描述

  while (1){rec_len = get_usart_line(rx_buf, rx_max_size, 500000);rx_buf[rec_len] = '\0';if(rec_len > 0) {char str[100];rec_len = snprintf(str, sizeof(str) / sizeof(str[0]), "%d %s\r\n", rec_len, rx_buf);HAL_UART_Transmit_DMA(&huart6, (uint8_t *)str, rec_len);// HAL_UART_Transmit_DMA(&huart6, rx_buf, rec_len);len = rec_len;}rx_buf[0] = 0;/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}int get_usart_line(uint8_t *rx, int rx_max_size, int timeout) {int t = 0, i;uint8_t rx_buf = 0;for(i = 0; rx_buf != '@' && t < timeout && i < rx_max_size; t++) {if(HAL_UART_Receive(&huart6, &rx_buf, 1, 0) == HAL_OK) {// if(HAL_UART_Receive_DMA(&huart6, &rx_buf, 1) == HAL_OK) {rx[i++] = rx_buf;}}return t >= timeout ? -1 : i;
}

二、定时器
1.允许定时器中断

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);

2.重写定时器回调函数
函数原型：

/*** @brief  Period elapsed callback in non-blocking mode* @param  htim TIM handle* @retval None*/
__weak void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{/* Prevent unused argument(s) compilation warning */UNUSED(htim);/* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,the HAL_TIM_PeriodElapsedCallback could be implemented in the user file*/
}

重写：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if(htim->Instance == TIM2) {static int cnt = 0;if(cnt < 500) led_on();else if(cnt < 1000) led_off();else cnt = 0;cnt++;}
}

三、DMA
STM32 DMA结构图
1.触发方式
硬件触发：UART、ADC、IIC等外设设备
软件触发：M2M置1，内部触发，尽快连续触发传输计数器，快速转运数据，不能喝自动重装一起使用，否则会无限转运。
2.开关控制
当没有开启自动重装，计数器清零时需要先关闭DMA，重新填充初值，再开启DMA，注意必须先关闭
3.DMA通道
每个通道连接的外设不同，必须选择对应外设的通道才能转运，例如STM32F427IIH DMA+UART6 RX必须选择DMA2通道1或通道2 TX必须选择通道DMA2的通道6或7。

四、SPI协议
1.硬件电路
特点：输出引脚始终输出，输入引脚始终输入，主机MISO输出，从机MISO输入。
引脚模式：输出配置为推挽输出，输入为浮空或则上拉。
从机：所有从机输出默认高阻态，否则可能造成短路，例如从机1默认低电平，从机2获得控制器权，发送高电平，将导致短路。
在这里插入图片描述
2.移位模型
一个时钟周期的一个边沿，主机和从机移位寄存器同时左移一位，根据移出的那一位将信号线置高或者拉低；另一个边沿，主机和从机同时从信号线将电平读入，并将电平放入移位寄存器的最低位，之后移位寄存器左移一位。
左边为最高位，SPI是高位先行
在这里插入图片描述
3.传输模式
按scl空闲时状态（CPOL控制），输入和输出时机（CPHA控制），分四种模式
模式0：scl空闲低电平，第一个边沿读入，第二个边沿输出
模式1：scl空闲低电平，第一个边沿输出，第二个边沿读入
模式2：scl空闲高电平，第一个边沿读入，第二个边沿输出
模式3：scl空闲高电平，第一个边沿输出，第二个边沿读入
4.模式0时序
在SCK第一个边沿（上升沿），主机和从机从信号线读取最高位；第二个边沿（下降沿），主机和从机将最高位移到信号线，后续也是上升沿读取，下降沿写入，由于SCK第一个边沿就得读取，因此在SS下降沿就应该先讲数据写入到数据线上。
在这里插入图片描述

5.全部模式时序四种模式的时序图，分别为模式3 1 2 0 在这里插入图片描述
6.软件模拟spi读取mpu6500
协议时序核心代码：

uint8_t swap_one_byte(uint8_t data) {/* 优化：模拟移位寄存器，从左边移出一位，右边移入一位时序：模式1：空闲时scl为低电平，第一个边沿读取数据；即上升沿后立即读取数据，下降沿后立即写入数据第一个数据是在ncss的下降沿发送*/for(int i = 0; i < 8; i++) {mosi(data & 0x80);data <<= 1;scl(1);if(miso()) data |= 0x01;scl(0);} return data;
}

BUG记录：
现象：miso读取的电平始终为低电平
排查：
1.烧录robomaster官方代码，可正常读取，排除硬件问题
2.排查代码：GPIO配置、协议时序实现、GPIO读写接口
最后发现是GPIO读写接口错误，具体如下：
使用宏定义读写GPIO口，但是GPIO口编号并不是1,2,3,4,5，而是需要使用HAL库的宏GPIO_PIN_x

#define SPI_NCSS 6
#define SPI_SCL 7
#define SPI_MOSI 9
#define SPI_MISO 8
#define SPI_GPIO GPIOF

修改后：

#define SPI_NCSS GPIO_PIN_6
#define SPI_SCL GPIO_PIN_7
#define SPI_MOSI GPIO_PIN_9
#define SPI_MISO GPIO_PIN_8
#define SPI_GPIO GPIOF

现象：烧录后第一次读取mpu6500 id为0x00，应为0x70
原因：scl配置为默认高电平，mpu6500采用模式0，即第scl空闲时为0，导致初始时mpu无法侦测到空闲位，从而导致mpu无法正常读取到第一位数据。
应在0x75寄存器读取设备id，拼接读写位后（读写位拼接到最高位）为0xf5，由于上述原因，mpu实际接受到的数据为0x75，这意味着在0x75寄存器写入数据，因此无法读取到0x75寄存器，id为0是因为MISO默认电平为0；
解决方案：scl配置为默认低电平
五、IIC协议
（1）硬件电路
（2）位时序
起始时序：scl高电平期间，sda下降沿
停止时序：scl高电平期间，sda上升沿
读写时序：高位先行，高电平期间读取，低电平期间写入，因此高电平期间sda需要保持稳定，低电平期间sda可以变化；
特点：
①起始停止时序是在scl高低电平期间，为读写是在scl低电平期间，避免了发生数据期间产生误起始和停止；
②半双工通信，scl低电平写，高电平读，无法同时读写。
1.起始时序

void start(void) {wsda(1);scl(1);wsda(0);scl(0);
}

2.停止时序

void stop(void) {wsda(0);scl(1);wsda(1);scl(0);
}

3.读时序

uint8_t read_byte(uint8_t ack) {uint8_t p = 0x80, ret = 0;scl(0);for(; p; p >>= 1) {scl(1);if(rsda() == 1) ret |= p;scl(0);}send_ack(ack);return ret;
}

4.写时序

void write_byte(uint8_t data) {uint8_t p = 0x80;for(; p; p >>= 1) {scl(0);wsda(data & p);scl(1);}scl(0);
}

（3）应答机制
在这里插入图片描述
（4）指定地址写
以AT24C02为例，其地址为0xA0，地址是芯片厂家设置的，用户可以通过短接引脚调整低三位，这里使用默认的0xA0
1.发送起始信号；
2.发送设备地址，将读写位拼接到地址最低位（地址为7位），由于是写，最低位置0，即0xA0；
3.等待应答，主机应该释放总线（scl sda置高），有应答说明从机收到了，主机可以继续发送；
4.发送将要写入数据的寄存器地址；
5.等待应答；
6.发送一字节数据；
7.等待应答；
8.发送停止信号。

uint8_t send_byte_to_register(uint8_t reg, uint8_t data) {start();write_byte(AT24C02_ADDR | 0x00);// 主机拉高sda，从机没有拉低sda，说明从机没有响应，结束if(wait_ack()) {return 0;}write_byte(reg);wait_ack();write_byte(data);wait_ack();stop();HAL_Delay(1);return 1;
}

（5）当前地址读
当前地址指针：iic传感器或期间内部有一个指针，指向一个寄存器，并且在连续读写数据时会自动递增
1.发送起始信号；
2.发送设备地址，将读写位拼接到地址最低位（地址为7位），由于是读，最低位置1，即0xA1；
3.等待应答，主机应该释放总线（scl sda置高），有应答说明从机收到了，主机可以继续；
4.读取一字节数据；
5.发送非应答，发生一位1，表示不需要再给主机发生数据了，再代码中，这一步包含在了read_byte；
6.发送停止信号。
第三步后，没有指定寄存器，从机发现读写位为1，会将当前地址指针所指向数据发送出去，这个也是从机厂家决定的

uint8_t read_byte_from_register(uint8_t reg) {uint8_t ret;start();write_byte(AT24C02_ADDR | 0x00);// 主机拉高sda，从机没有拉低sda，说明从机没有响应，结束wait_ack();write_byte(reg);wait_ack();ret = read_byte(1);stop();return ret;
}

（6）指定地址读
实际上，指定地址读是指定地址写+当前地址读，1-5步和指定地址写的1-5步，6-11步是当前地址读的1-6步
1-5步的目的：使当前地址指针指向第4步指定的目标寄存器地址
6-11步目的：读取当前地址指针所指向数据，由于1-5步已经使当前地址指针指向了目标寄存器，读取的就是目标寄存器的数据
1.发送起始信号；
2.发送设备地址，将读写位拼接到地址最低位（地址为7位），由于是写，最低位置0，即0xA0；
3.等待应答，主机应该释放总线（scl sda置高），有应答说明从机收到了，主机可以继续发送；
4.发送将要写入数据的寄存器地址；
5.等待应答；

6.发送起始信号；
7.发送设备地址，将读写位拼接到地址最低位（地址为7位），由于是读，最低位置1，即0xA1；
8.等待应答，主机应该释放总线（scl sda置高），有应答说明从机收到了，主机可以继续；
9.读取一字节数据
10.发送非应答，发生一位1，表示不需要再给主机发生数据了；

uint8_t read_byte_from_register(uint8_t reg) {uint8_t ret;start();write_byte(AT24C02_ADDR | 0x00);// 主机拉高sda，从机没有拉低sda，说明从机没有响应，结束wait_ack();write_byte(reg);wait_ack();start();write_byte(AT24C02_ADDR | 0x01);wait_ack();ret = read_byte(1);stop();return ret;
}

11.发送停止信号。
（7）连续读写
连续读写并不是所有期间都支持，对于支持的期间，只需按（4）、（5）、（6）的步骤，在发生停止位前连续读写，或者可以封装（4）、（5）、（6），在一个for循环中调用封装好的读写函数
（8）遇到bug
现象：读取数据错乱
原因：读写一位后的延时太长或太短，延时时间需要实验