2020年02月24日 | STM8S003F使用I/O口模拟串口（一）发送数据

最近在使用STM8S003F模拟串口发送数据，网上资源很多，但是没有找到我需要的，因此自己写一篇文章，做一个总结，这篇文章主要是不用库函数实现发送简单的过程。

1、串口通信原理和模拟串口发送数据的原理

标准串口数据格式为：起始位（1bit）+数据位（8bit）+校验位(1bit)+停止位(1bit)。其中起始位为低电平，停止位为高电平。

串口通讯需要设置波特率和检查COM口。

思路是这样的，我们使用定时器TIM2来定时，每隔一端时间发送一个位，从而实现模拟串口发送数据。

2、获得定时器ARR自动装载的值

为了简便，我们不要校验位，因此共有10个位的数据。

我以stm8中9600bit/s的波特率计算的过程为例（1秒钟传输9600位）。

可以计算出传输1位所需要的时间 T1 = 1/9600 约为104us。

stm8 内部晶振频率为16M，我采用16分频也就是1M，故MCU震荡周期为 1/1M = 1us。

由上面的计算我们可以知道要发送一位数据，定时器中定时的自动装载的值应设为为 104/1 =104。

3、实现过程

在实现过程中，我们在工程文件夹SimUART中共分了4个文件夹（分别为System：存放系统文件；Project：存放项目文件；User：存放main.c和UserApp.c；My_Lib：存放其它常用的文件）。根据我们将用到的单片机的资源，我们在My_Lib中分了三个文件，分别是——Delay：存放与延时函数相关的文件；IO：存放与IO口相关函数的文件；Time：与定时器相关函数的文件。下面我贴出相关函数的.c文件，而.h文件省略不写，有需要的同学可以根据文章后面的网址下载使用。我的编程环境是IAR，需要自己建立IAR工程。MARK，以后介绍。下面详细介绍（Project和System省略不写，其中System只用了stm8s.h）。

3.1、一切从main.c开始

首先，在main.c中我们需要对用到的单片机的资源进行初始化。我们将其写在All_Config()【在UserApp.c中】函数内，代码如下：

//head file 

#include "UserApp.h"

#include "IO.h"

#include "User.h"

#include "Time.h"

//初始化函数

void All_Config( void )

{

    Clock_Config();

    IO_Init();  

    TIM2_Init();

}

其中User.h是我将自己常用的宏写在了一个文件里面，对应于main.c。

在没有接外部时钟的时候，STM8S003F在启动时主时钟默认为HSI RC时钟的8分频，我们这里的初始化仅指定为16MHZ高速内部RC振荡器（HSI），也可以省略不写，Clock_Config()【在UserApp.c中】函数代码如下：

//初始化时钟 选择内部16M晶振

void Clock_Config()

{

    CLK->CKDIVR &= ~( BIT(4) | BIT(3) );

}

我选择单片机的PD2作为我的模拟串口的数据发送口，IO_Init()【在IO.c中】函数代码如下：

//head file

#include "IO.h"

#include "User.h"

void IO_Init()

{

    //TXD:TXD位推挽输出  PD2

    UART_PORT->ODR |= UART_PIN_TX; //0000 0000

    UART_PORT->DDR |= UART_PIN_TX; //0000 1000

    UART_PORT->CR1 |= UART_PIN_TX; //0000 1000  

    UART_PORT->ODR &= ~UART_PIN_TX;

    UART_PORT->ODR |= UART_PIN_TX;

}

其中在IO.h中的宏定义为：

#define UART_PORT GPIOD

#define UART_PIN_TX 0X04 //  PD2

#define UART_PIN_RX 0X08 //  PD3

下面是定时器的初始化，在使用定时器的时候我们分为以下几步：

a、选择定时器，我们选择TIM2；

b、定时器的时钟分频（注意要看是使用的默认8分频还是有更改），我开始没有分频，需要16分频；

c、填充定时器自动装载的值，我这里是104；

d、开启定时器；

注意计数器CNTR上电自动为0，我们还是清零一下，使用的自动装载寄存器后，自动重装载寄存器决定了定时器的上溢时机，当定时器的计数器中数值达到了自动重装载寄存器规定的值，计数器就要归零。也就是说自动重装载寄存器决定了定时器的周期。

在这篇文章介绍的模拟串口发送数据的方法中并没有使用中断。TIM2_Init()【在TIM2.c中】函数代码如下：

//head file

#include "TIM2.h"

#include "User.h"

void TIM2_Init()

{

    CLK->PCKENR1 |= CLK_PCKENR1_TIM2;   //TIM2 enable  

    TIM2->PSCR    = 0x04;               //16分频 1MHZ 1us

    TIM2->ARRH    = 104 >> 8;           //自动装载 每52us复位一次TIM2

    TIM2->ARRL    = 104;                //每1us递减1

    TIM2->CNTRH = 0;
    TIM2->CNTRL = 0; 
TIM2->CR1 |= TIM2_CR1_CEN; //开启定时器}
完成初始化以后，我们应该写发送程序，为了简单的发送，我们选择发送0x55，因为它在示波器中显示方波。我们在UserApp.c中写我们的实现我们的模拟串口的发送。
发送数据的规则是：

a、共10位数据（因此需要16为的数据，8位是不行的），由于我们发送的数据是8位，所以有一个转换的过程；

b、先发低位，再发高位；

c、在发送函数中有时间延时代码，保证没法每一次数据都是一个计数时间（即完成一次104计数）

发送函数SimUART_TxByte()【在UserApp.c中】代码如下

void SimUART_TxByte( u8 SendData )
{
    static u16 Send_All = 0;
    static u8  BitNum   = 0;                //位计数
    Send_All = SendData;
    Send_All = ( Send_All << 1 ) | 0X0200;  //需要发送的10个位的数据
    TIM2->CNTRH = 0;
    TIM2->CNTRL = 0;  
    TIM2->SR1 &= ~TIM2_SR1_UIF;
 
    //先发低位，再发高位
    for( BitNum = 0;  BitNum<10 ;  BitNum++ )
    {
        if( Send_All & 0X0001 )                 //如果是高电平，发高电平
        {
            UART_PORT->ODR |= UART_PIN_TX;
        }
        else                                    //如果是低电平，发低电平
        { 
            UART_PORT->ODR &= ~UART_PIN_TX;
        }
        Send_All >>= 1;                         //右移一位
        
        //等待波特率时间 
        while( (TIM2->SR1 & TIM2_SR1_UIF) == 0 );
        TIM2->SR1 &= ~TIM2_SR1_UIF;
    }
}
其中UART_PIN_TX为IO.c中的宏定义。

3.2、补全main()函数
完成上面的代码之后我们可以测试一下，下面我们完成main()函数，代码如下：

//head file 
#include "User.h"
#include "UserApp.h"
#include "Delay.h"
 
int main( void )
{
    char Test = 0;
    //char Test = 0x55;             //测试数据  
    All_Config();                   //初始化
 
    while(1)                        //发送循环
    {
        SimUART_TxByte( Test++ );
        Delay_50000();              //延时，防止数据过多
    }
    //return 0;
}

在0x55发送正确之后，我们发送0x00到0xFF，若波特率不正确将会出现发送不连贯的现象。为了防止数据过多，我们需要一个延迟函数，Delay_50000()【IO.C中】函数代码如下：
//Head file
#include "Delay.h"
 
void Delay_50000()
{
    int a,b;
    for( a=0 ; a<100 ; a++ )
    {
        for( b=0 ; b<500 ; b++ );
    }
}
4、结束语
至此我们使用IO口模拟串口（未使用库函数）发送数据的功能已经实现，相关代码可以移步下面的地址下载使用，欢迎大家和我一起学习和交流。