第六十三章：CH32V103应用教程——USART-同步模式

草帽王子

本章教程使用USART2作主机，SPI1作从机，进行全双工收发数据。


1、USART简介及相关函数介绍

同步模式使得系统在使用USART模块时可以输出时钟信号。在开启同步模式对外发送数据时，CK引脚会同时对外输出时钟。

开启同步模式的方式是对控制寄存器2（R16_USARTx_CTLR2）的CLKEN位置位，但同时需要关闭LIN模式、智能卡模式、红外模式和半双工模式，即保证 SCEN、HDSEL和IREN位处于复位状态，这三位在控制寄存器3（R16_USARTx_CTLR3）中。

同步模式使用的要点在于时钟的输出控制。有以下几点需要注意：

1）USART 模块同步模式只工作在主模式，即 CK 引脚只输出时钟，不接收输入；
2）只在 TX 引脚输出数据时输出时钟信号；
3）LBCL 位决定在发送最后一位数据位时是否输出时钟，CPOL 位决定时钟的极性，CPHA 决定时钟的相位，这三个位在控制寄存器2（R16_USARTx_CTLR2）中，这三个位需要在 TE 和 RE 未被使能的情况下设置，具体区别见下图。

4）接收器在同步模式下只会在输出时钟时采样，需要从设备保持一定的信号建立时间和保持时间，具体见下图。  

关于CH32V103 USART具体信息，可参考CH32V103应用手册。USART标准库函数在第三章节已介绍，在此不再赘述。


2、硬件设计

本章教程使用开发板USART2作主机，SPI1作从机，全双工收发数据。具体连接方式如下：
硬件连线：PA4  —— PA5
      PA2  —— PA7
      PA3  —— PA6


3、软件设计

本章教程使用开发板USART2作主机，SPI1作从机，全双工收发数据，具体程序如下：
usart.h文件

1. #ifndef __USART_H
   
2. #define __USART_H
   
3. 
   
4. #include "ch32v10x_conf.h"
   
5. 
   
6. /* Global typedef */
   
7. typedef enum { FAILED = 0, PASSED = !FAILED} TestStatus;
   
8. 
   
9. void USART2_ReCFG(void);
   
10. void SPI1_INIT(void);
    
11. TestStatus Buffercmp(uint8_t* Buf1, uint8_t* Buf2, uint16_t BufLength);
    
12. 
    
13. #endif

复制代码

usart.h文件主要进行相关定义和函数声明；
usart.c文件

1. #include "usart.h"
   
2. 
   
3. /*******************************************************************************
   
4. * Function Name  : USART2_ReCFG
   
5. * Description    : ReInitializes the USART2 peripheral.
   
6. * Input          : None
   
7. * Return         : None
   
8. *******************************************************************************/
   
9. void USART2_ReCFG(void)
   
10. {
    
11.     GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    
12.     USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    
13.     USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;
    
14. 
    
15.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);
    
16.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2 , ENABLE);
    
17. 
    
18.     /* USART2  Ck-->A.4   TX-->A.2   RX-->A.3 */
    
19.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 ;
    
20.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
21.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    
22.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
23. 
    
24.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    
25.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
26. 
    
27.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
    
28.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    
29.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
30. 
    
31.     USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Enable;
    
32.     USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_High;           /* Clock is active High */
    
33.     USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_2Edge;          /* Data is captured on the second edge */
    
34.     USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Enable;   /* The clock pulse of the last data bit is output to the SCLK pin */
    
35.     USART_ClockInit(USART2, &USART_ClockInitStructure);
    
36. 
    
37.     USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;                 //设置串口波特率为115200
    
38.     USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;  //字长为8位数据格式
    
39.     USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;       //1个停止位
    
40.     USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;          //无奇偶校验位
    
41.     USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件流控制
    
42.     USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //发送和接收模式
    
43.     USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);                    //初始化串口
    
44. 
    
45.     USART_Cmd(USART2, ENABLE);
    
46. }
    
47. 
    
48. /*******************************************************************************
    
49. * Function Name  : SPI1_INIT
    
50. * Description    : Initializes the SPI1 to be Slave Mode.
    
51. * Input          : None
    
52. * Return         : None
    
53. *******************************************************************************/
    
54. void SPI1_INIT(void)
    
55. {
    
56.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
57.     SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
    
58. 
    
59.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);
    
60.     SPI_StructInit(&SPI_InitStructure);
    
61.     SPI_I2S_DeInit(SPI1);
    
62. 
    
63.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;               /* SPI1 MISO-->PA.6 */
    
64.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
65.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    
66.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
67.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;  /* SPI1 SCK-->PA.5 MOSI-->PA.7 */
    
68.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    
69.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
70. 
    
71.     SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置SPI通讯方向为双线全双工方式
    
72.     SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave;      //设置SPI为从机模式
    
73.     SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //设置SPI通讯的数据帧大小为8位
    
74.     SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;  //设置SPI的时钟极性为高电平
    
75.     SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //设置SPI的时钟相位为在SCK的偶数边沿采集数据
    
76.     SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;    //设置NSS引脚（即片选引脚）的使用模式为软件模式
    
77.     SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_LSB;
    
78.     SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
    
79. 
    
80.     SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
    
81. }
    
82. /*******************************************************************************
    
83. * Function Name  : Buffercmp
    
84. * Description    : Compares two buffers
    
85. * Input          : Buf1,Buf2:buffers to be compared
    
86. *                  BufferLength: buffer's length
    
87. * Return         : PASSED: Buf1 identical to Buf2
    
88. *                  FAILED: Buf1 differs from Buf2
    
89. *******************************************************************************/
    
90. TestStatus Buffercmp(uint8_t* Buf1, uint8_t* Buf2, uint16_t BufLength)
    
91. {
    
92.   while(BufLength--)
    
93.   {
    
94.     if(*Buf1 != *Buf2)
    
95.     {
    
96.       return FAILED;
    
97.     }
    
98.     Buf1++;
    
99.     Buf2++;
    
100.   }
     
101.   return PASSED;
     
102. }<span style="font-family: 宋体; font-size: large; text-indent: 24pt; background-color: rgb(255, 255, 255);"> </span>

复制代码

usart.c文件主要包括三个函数：USART2_ReCFG函数、SPI1_INIT函数以及Buffercmp函数。USART2_ReCFG函数主要进行串口2初始化配置；SPI1_INIT函数主要对SPI1进行从机初始化配置；Buffercmp函数主要进行发送数据和接收数据的比较。
main.c文件

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
   
4.     Delay_Init();
   
5.     USART_Printf_Init(115200);
   
6.     printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
   
7. 
   
8.     printf("USART SynchromousMode TEST\r\n");
   
9.     USART2_ReCFG();                                                   /* USART2 ReInitializes */
   
10.     SPI1_INIT();
    
11. 
    
12.     while(TxCnt1<TxSize1)                                             /* USART2--->SPI1 */
    
13.     {
    
14.         USART_SendData(USART2, TxBuffer1[TxCnt1++]);
    
15.         while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TXE) == RESET)     /* waiting for sending finish */
    
16.         {
    
17.         }
    
18.         while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)
    
19.     {
    
20.     }
    
21.         RxBuffer2[RxCnt2++] = SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
    
22.     }
    
23.     USART_ReceiveData(USART2);                                        /* Clear the USART2 Data Register */
    
24.     while(TxCnt2<TxSize2)                                             /* SPI1--->USART2 */
    
25.     {
    
26.         while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE)== RESET)    /* waiting for sending finish */
    
27.     {
    
28.     }
    
29.         SPI_I2S_SendData(SPI1, TxBuffer2[TxCnt2++]);
    
30.         USART_SendData(USART2, Tempdata);                               /* Send Tempdata for SCK */
    
31.         while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TXE) == RESET)
    
32.         {
    
33.         }
    
34.     while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_RXNE) == RESET)
    
35.     {
    
36.     }
    
37.         RxBuffer1[RxCnt1++] = USART_ReceiveData(USART2);
    
38.     }
    
39. 
    
40.     TransferStatus1=Buffercmp(TxBuffer1,RxBuffer2,TxSize1);
    
41.     TransferStatus2=Buffercmp(TxBuffer2,RxBuffer1,TxSize2);
    
42.     if(TransferStatus1&&TransferStatus2)
    
43.     {
    
44.       printf("\r\nSend Success!\r\n");
    
45.     }
    
46.     else
    
47.     {
    
48.       printf("\r\nSend Fail!\r\n");
    
49.     }
    
50.     printf("TxBuffer1---->RxBuffer2     TxBuffer2---->RxBuffer1\r\n");
    
51.     printf("TxBuffer1:%s\r\n",TxBuffer1);
    
52.     printf("RxBuffer1:%s\r\n",RxBuffer1);
    
53.     printf("TxBuffer2:%s\r\n",TxBuffer2);
    
54.     printf("RxBuffer2:%s\r\n",RxBuffer2);
    
55. 
    
56.     while(1)
    
57.     {
    
58.     }
    
59. }

复制代码

main.c文件进行USART2以及SPI1的数据发送和接收，并将发送和接收数据打印显示。


4、下载验证

将编译好的程序下载到开发版并复位，串口打印如下：

62、USART-同步模式.rar
62、USART-同步模式.rar (490.06 KB, 下载次数: 10)

2021-9-10 17:52 上传

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完