模拟串口的实现单片机IO口
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奋斗版 STM32 开发板例程手册———NRF24L01+转 USB 虚拟串口实验NRF24L01+转 USB 虚拟串口实验实验平台:奋斗版STM32开发板Tiny 实验内容:板子通过USB加电后,先向串口1输出一串测试数据,然后USB被PC识 别出来,虚拟出一个串口号给这个USB设备,此时可以通过在PC端的串口助手类 软件选择该串口号。
进入串口软件界面,可以通过软件无线收发一帧长度最长 为32字节的数据。
该例程可以和V3及MINI板的NRF24L01 UCGUI例程配合使用。
预先需要掌握的知识 2.4G通信模块NRF24L01 1. 产品特性2.4GHz 全球开放ISM 频段,最大0dBm 发射功率,免许可证使用 支持六路通道的数据接收 低工作电压:1.9 1.9~3.6V 低电压工作 高速率:2Mbps,由于空中传输时间很短,极大的降低了无线传输中的碰撞现象(软件设置1Mbps或者2Mbps的空中传输速率) 多频点:125 频点,满足多点通信和跳频通信需要 超小型:内置2.4GHz天线,体积小巧,15x29mm(包括天线) 低功耗:当工作在应答模式通信时,快速的空中传输及启动时间,极大的降低了电流消耗。
低应用成本:NRF24L01 集成了所有与RF协议相关的高速信号处理部分,比如:自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等, NRF24L01的SPI接口可以利用单片机的硬件SPI口连接或用单片机I/O口进行模拟,内部有FIFO可以与各种高低速微处理器接口, 便于使用低成本单片机。
便于开发:由于链路层完全集成在模块上,非常便于开发。
自动重发功能,自动检测和重发丢失的数据包,重发时间及重发次数可软件控制 自动存储未收到应答信号的数据包 自动应答功能,在收到有效数据后,模块自动发送应答信号,无须另行编程 载波检测—固定频率检测 内置硬件CRC 检错和点对多点通信地址控制 数据包传输错误计数器及载波检测功能可用于跳频设置 可同时设置六路接收通道地址,可有选择性的打开接收通道 标准插针Dip2.54MM 间距接口,便于嵌入式应用2.基本电气特性淘宝店铺:1奋斗版 STM32 开发板例程手册———NRF24L01+转 USB 虚拟串口实验3. 引脚定义:4.工作方式NRF2401有工作模式有四种: 收发模式 配置模式 空闲模式 关机模式 工作模式由CE 和寄存器内部PWR_UP、PRIM_RX 共同控制,见下表:淘宝店铺:2奋斗版 STM32 开发板例程手册———NRF24L01+转 USB 虚拟串口实验4.1 收发模式收发模式有Enhanced ShockBurstTM收发模式、ShockBurstTM收发模式和直接收发模式三种,收发模式由器件配置字决定,具体 配置将在器件配置部分详细介绍。
基于STC12C5A60S2单片机的CQB模拟训练装置随着现代战争的发展,近战作战中,近距离战术对士兵的要求也越来越高,特种部队、特警部队等需要进行大量的CQB(Close Quarters Battle)模拟训练。
为了提高训练效果,降低训练成本,研发一种基于STC12C5A60S2单片机的CQB模拟训练装置显得尤为重要。
本文将详细介绍CQB模拟训练装置的设计思路、实现过程以及优势特点。
一、装置设计思路CQB模拟训练主要涉及到射击、战术行动、团队协作等方面,因此设计CQB模拟训练装置需要考虑到以下几个方面:1. 射击仿真2. 声光提示3. 战术场景模拟4. 数据采集与分析基于以上考虑,我们选择了STC12C5A60S2单片机作为主控芯片,通过特定的传感器、显示器、音响等外围设备,实现对CQB模拟训练的全方位控制和模拟。
具体的设计方案如下:1. 射击仿真射击仿真是CQB模拟训练中最为核心的一环,我们使用了红外线传感器和LED显示器来实现射击仿真。
红外线传感器负责接收士兵的射击动作,LED显示器则显示射击的命中情况。
通过精心设计的射击仿真系统,真实模拟了射击的过程,帮助士兵提高射击准确度和反应速度。
2. 声光提示在战场上,往往需要根据不同的情况作出快速的决策,因此我们需要一个有效的声光提示系统来模拟战场的环境。
我们使用了声音传感器和LED灯来实现声光提示,当士兵面对不同情况时,装置会发出不同的声音和灯光,让士兵能够快速做出反应。
3. 战术场景模拟为了让训练更加真实,我们设计了多种不同的战术场景模拟程序。
通过STC12C5A60S2单片机的强大计算能力,我们能够精确模拟各种战术场景,从简单的个人作战到复杂的小组合作战术,都能够得到有效模拟。
4. 数据采集与分析CQB模拟训练装置还需要能够对士兵的训练情况进行数据采集与分析,我们通过STC12C5A60S2单片机的串口通信功能,将训练数据上传到计算机上进行分析。
单片机指令的串口通信实现方法串口通信是指通过串行通信接口实现的数据传输方式。
在单片机系统中,串口通信是一种重要的通信方式,可以实现与外部设备(如PC 机、传感器等)的数据交互。
本文将介绍单片机指令的串口通信实现方法,包括硬件连接和软件编程两方面。
一、硬件连接串口通信需要通过发送器和接收器两个设备来完成数据的发送和接收。
在单片机系统中,可使用通用异步收发器(UART)作为串行通信接口。
下面是串口通信的硬件连接步骤:1. 将单片机与UART连接:首先,确保单片机具有UART接口,并根据其引脚定义将UART的发送线(TXD)连接到单片机的接收引脚,接收线(RXD)连接到单片机的发送引脚。
2. 选择波特率:波特率指每秒钟传送的位数,通常使用的波特率有9600、115200等。
在发送和接收数据时,单片机和外部设备需要使用相同的波特率,以保证数据的正确传输。
3. 连接外部设备:根据实际需求,将UART的发送线和接收线分别连接到外部设备的接收引脚和发送引脚。
二、软件编程实现单片机指令的串口通信需要编写相应的软件程序。
下面是基于C语言的软件编程实现方法:1. 初始化串口:在程序开始时,需要对串口进行初始化设置。
通过设置寄存器来配置波特率、数据位、停止位等参数。
2. 发送数据:使用发送指令将待发送的数据写入UART的数据寄存器,等待数据传输完成。
3. 接收数据:通过接收指令读取UART接收到的数据,并进行相应的处理。
可以使用中断或轮询方式进行数据接收。
4. 错误处理:在数据传输过程中,可能会出现错误,例如帧错误、奇偶校验错误等。
需要进行相应的错误处理操作,例如重新发送数据或发出错误提示。
5. 通信协议:根据通信需求,可以制定相应的通信协议。
通信协议包括数据帧结构、数据格式、数据校验等内容,用于确保数据的可靠传输。
三、实例演示下面通过一个简单的示例来演示单片机指令的串口通信实现方法。
假设我们需要实现从单片机向PC机发送一条消息,并接收PC机返回的确认信息。
单片机I/O 口模拟串行通信设计关键字:单片机 IO口模拟串行通信目前普遍采用的MCS51 和PIC 系列单片机通常只有一个(或没有)UART异步串行通信接口,在应用系统中若需要多个串行接口(例如在多机通信系统中,主机既要和从机通信又要和终端通信)的情况下,通常的方法是扩展一片8251 或 8250 通用同步/异步接收发送芯片(USART),需额外占用单片机I/O 资源。
1.串行接口的基本通信方式串行接口的有异步和同步两种基本通信方式。
异步通信采用用异步传送格式,。
数据发送和接收均将起始位和停止位作为开始和结束的标志。
在异步通信中,起始位占用一位(低电平)。
异步通信采用用异步传送格式用来表示字符开始。
其后为7 或8 位的数据编码,第8 位通常做为奇偶校验位。
最后为停止位(高电平)用来表示字符传送结束。
上述字符格式通常作为一个串行帧,如无奇偶校验位,即为常见的N.8.1帧格式。
串行通信中,每秒传送的数据位称为波特率。
如数据传送的波特率为1200 波特,采用N.8.1 帧格式(10 位),则每秒传送字节为120 个,而字节中每一位传送时间即为波特率的倒数:T=I/1200=0.833ms。
同样,如数据传送的波特率为9600 波特,则字节中每一位传送时间为T=1/9600=0.104 ms。
2.硬件电路89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的89C51是一种高效微控制器,89C2051是它的一种精简版本。
IO口模拟UART串口通信为了让大家充分理解UART串口通信的原理,我们先用P3.0和P3.1这两个当做IO口来开展模拟实际串口通信的过程,原理搞懂后,我们再使用存放器配置实现串口通信过程。
对于UART串口波特率,常用的值是300、600、1200、2400、4800、9600、14400、19200、28800、38400、57600、115200、128000、256000等速率。
IO口模拟UART串行通信程序是一个简单的演示程序,我们使用串口调试助手下发一个数据,数据加1后,再自动返回。
串口调试助手,在我们开展全板子测试视频的时候,大家已经见过,这里我们直接使用STC-ISP软件自带的串口调试助手,先把串口调试助手使用给大家说一下,如图1所示。
第一步要选择串口助手菜单,第二步选择十六进制显示,第三步选择十六进制发送,第四步选择COM口,这个COM口要和自己电脑设备管理器里的那个COM口一致,波特率是我们程序设定好的选择,我们程序中让一个数据位持续时间是1/9600秒,那这个地方选择波特率就是选9600,校验位选N,数据位8,结束位1。
图1串口调试助手示意图串口调试助手的实质就是我们利用电脑上的UART通信接口,通过这个UART接口发送数据给我们的单片机,也可以把我们的单片机发送的数据接收到这个调试助手界面上。
因为初次接触通信方面的技术,所以我对这个程序开展一下解释,大家可以边看我的解释边看程序,把底层原理先彻底弄懂。
变量定义部分就不用说了,直接看main主函数。
首先是对通信的波特率的设定,在这里我们配置的波特率是9600,那么串口调试助手也得是9600。
配置波特率的时候,我们用的是定时器0的模式2。
模式2中,不再是TH0代表高8位,TL0代表低8位了,而只有TL0在开展计数了。
当TL0溢出后,不仅仅会让TF0变1,而且还会将TH0中的内容重新自动装到TL0中。
这样有一个好处,我们可以把我们想要的定时器初值提前存在TH0中,当TL0溢出后,TH0自动把初值就重新送入TL0了,全自动的,不需要程序上再给TL0重新赋值了,配置方式很简单,大家可以自己看下程序并且计算一下初值。
在低端单⽚机之间的单线IO通信利⽤IO模拟串⼝对于接收⽐较复杂,稳定性肯定没有串⼝模块稳定性好,⽽且要占⽤⼀个定时器中断,对于不允许使⽤中断的场合就不能适应,⽐如⾼速的⽆刷控制器,我发明了⼀种⽅案可以解决这个问题,除了传输速度慢以外,有很多优点,因为越慢越稳定,⽬前为单主多从,其很容易扩展为类似can那样的单线多主⽅式,由于个⼈原因没有条件与时间将此⽅案改的完美,现在将其分享给需要的⼈/******************************************************************************************************************************************************************************************************************** File : ucos.h* By : Minglie* Date :**********************************************************************************************************/#ifndef __Ucos_H#define __Ucos_H#include "HT66F018.h"//announce all the head files#include "Main_Constant.h"void os_init();void task0(void);#define OSTCBCur 0#define OSTimeDly(k) {task[OSTCBCur].one.rdy =0; task[OSTCBCur].delay =k-1; }#define OSTimeTick()\{\#define config_max_tasks 1 //最⼤任务个数#define configTICK_RATE_us 800 //800us 配置⼼跳周期#define config_single_wire_task0_mode 0 //单线⼯作模式,0为主机,1为从机#define config_com_task0_lengh 8 //配置通信有效位数,只能取2,4,6,8//引脚配置#define COM _pc0#define COM_C _pcc0//ming_single_wire⽤到的变量#pragma rambank0OS_EXT OSTCB_TypeDef task[config_max_tasks];//task0的变量OS_EXT unsigned char task0_dat_cur;OS_EXT unsigned char task0_wait_com_h_count;OS_EXT unsigned char task0_wait_com_l_count;OS_EXT unsigned char task0_tx_buf;OS_EXT unsigned char task0_tx_buf_temp;OS_EXT unsigned char task0_rx_buf;OS_EXT unsigned char task0_rx_buf_temp;OS_EXT unsigned char task0_level_count;OS_EXT bit task0_bit_no_back;OS_EXT bit task0_bit_level_s;OS_EXT bit task0_bit_com_err;#pragma norambank#endif/********************************************************************************************************** ********************************************************************************************************* * File : ucos.c* By : Minglie* Date :********************************************************************************************************* */#include "Main_Constant.h"#include "ucos.h"void os_init(){//初始化时钟800us/////////////////////////////////////////////////////////////////_tm2c0 = 0b01010000;_tm2c1 = 0b11000001;_tm2dl = 0x00;_tm2dh = 0x00;_tm2al = configTICK_RATE_us & 0xff;_tm2ah = configTICK_RATE_us >> 8;_tm2rp = 0x00;_t2on = 1;task0_bit_level_s = 0;task0_dat_cur = 0;task0_bit_no_back = 0;task[0].step = 0;task0_bit_com_err = 0;task[0].one.rdy = 1; 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//溢出,跳到异常分⽀}}else{task0_bit_level_s = 0;task0_rx_buf_temp = 0;task0_dat_cur = 0;task0_level_count = 0;task[OSTCBCur].step = 5;}break;}case5: { //////////////////////////////////////COM_C = 1;if (task0_bit_level_s == COM){task0_level_count++;if (task0_level_count>20) //4ms溢出{task0_level_count = 0;task0_wait_com_h_count = 0;task0_wait_com_l_count = 0;{if (task0_dat_cur>0) task0_rx_buf_temp <<= 1; //如果已经收到⼀些数据,将得到的数据向左移动task[OSTCBCur].step = 6;}break;}case6: { //////////////////////////////////////if (task0_level_count >= 7) task0_rx_buf_temp++; //超过1.4ms认为是1task0_bit_level_s ^= 1;task0_dat_cur++;if (task0_dat_cur >= config_com_task0_lengh) //task0_dat_cur==8说明[0:7]数据已经接收完毕{task0_level_count = 0;task[OSTCBCur].step = 7;task0_rx_buf = task0_rx_buf_temp;}else{task0_level_count = 0;task[OSTCBCur].step = 5; //接收下⼀位数据}break;}case7: { //////////////////////////////////////COM_C = 1;if (COM == 0) //等待bit[8]{task0_level_count++;if (task0_level_count>20) //4ms{task0_level_count = 0;task0_wait_com_h_count = 0;task0_wait_com_l_count = 0;task[OSTCBCur].step = 255; //溢出,跳到异常分⽀}}else{COM_C = 1;OSTimeDly(25); //延时5ms,准备下⼀次通信task[OSTCBCur].step = 0;task0_bit_no_back = 0;}break;}case255: { ////////////////////////////////////////异常分⽀COM_C = 1;task0_bit_no_back = 1;//主板不回复if (COM == 1){task0_wait_com_l_count = 0;task0_wait_com_h_count++;task[OSTCBCur].step = 255;if (task0_wait_com_h_count>20) //持续⾼4ms,重新发送{task[OSTCBCur].step = 0;task0_wait_com_h_count = 0;}}else{ //总线被拉低task0_wait_com_h_count = 0;task0_wait_com_l_count++;if (task0_wait_com_l_count>80)//16ms{task0_bit_com_err = 1; //总线被拉低task0_wait_com_l_count = 0;}}break;}}}}#elsevoid task0(){case0: {////初始化分⽀COM_C = 1;task0_level_count = 0;task0_wait_com_l_count = 0;task0_wait_com_h_count = 0;task[OSTCBCur].step = 1;break;}case1: { //等待起始位COM_C = 1;if (COM == 1){task[OSTCBCur].step = 1;task0_wait_com_h_count++;if (task0_wait_com_h_count>100)//持续拉⾼200us*100=20ms{task[OSTCBCur].step = 0; //重新开始接收}if (task0_wait_com_l_count >= 2)//检测到⼤于400us以上低电平{task0_level_count = 0;task[OSTCBCur].step = 2;}}else{task0_wait_com_l_count++;task[OSTCBCur].step = 1;}break;}case2: {//开始接收COM_C = 1;if (COM)//等待对⽅发送,对齐{task[OSTCBCur].step = 2;task0_level_count++; //if (task0_level_count>20) //4ms{task0_level_count = 0;task0_wait_com_h_count = 0;task0_wait_com_l_count = 0;task[OSTCBCur].step = 255; //溢出,跳到异常分⽀}}else{task0_level_count = 0;task0_bit_level_s = 0;task0_rx_buf_temp = 0;task0_dat_cur = 0;task[OSTCBCur].step = 3;}break;}case3: {if (task0_bit_level_s == COM){task0_level_count++;if (task0_level_count>20) //4ms溢出{task0_level_count = 0;task0_wait_com_h_count = 0;task0_wait_com_l_count = 0;task[OSTCBCur].step = 255; //溢出,跳到异常分⽀}}else{ //task0_dat_cur>0 ,说明已经得到⾄少1bit数据if (task0_dat_cur>0) task0_rx_buf_temp <<= 1; //将得到的数据向左移动task[OSTCBCur].step = 4;}break;}case4: {if (task0_level_count >= 7) task0_rx_buf_temp++; //超过1.4ms认为是1 task0_bit_level_s ^= 1;task[OSTCBCur].step = 5;task0_rx_buf = task0_rx_buf_temp;}else{task0_level_count = 0;task[OSTCBCur].step = 3; //接收下⼀位数据}break;}case5: {COM_C = 1;if (COM == 0) //等待bit[8]{task0_level_count++;if (task0_level_count>20) //4ms{task0_level_count = 0;task0_wait_com_h_count = 0;task0_wait_com_l_count = 0;task[OSTCBCur].step = 255; //溢出,跳到异常分⽀}}else{COM_C = 1;OSTimeDly(10); //延时2ms,准备发送//初始化发送task0_tx_buf_temp = task0_tx_buf;task0_dat_cur = 0;task[OSTCBCur].step = 6;}break;}case6: {//发送第0,2,4,6,8(从左数)COM_C = 0;COM = 0;if (task0_tx_buf_temp & 0b10000000){OSTimeDly(10);}else{OSTimeDly(5);}task0_tx_buf_temp <<= 1;task0_dat_cur++;task[OSTCBCur].step = 7;break;}case7: {//发送第1,3,5,7,9(从左数)COM_C = 1;if (task0_tx_buf_temp & 0b10000000){OSTimeDly(10);}else{OSTimeDly(5);}task0_tx_buf_temp <<= 1;task0_dat_cur++;if (task0_dat_cur>config_com_task0_lengh + 1) //task0_dat_cur==10, bit[0:9]发送完{task0_level_count = 0;task0_dat_cur = 0;COM_C = 1;OSTimeDly(5);//延时1ms,准备下⼀次接收task[OSTCBCur].step = 0;}else{task[OSTCBCur].step = 6;}break;}case255: { //异常分⽀COM_C = 1;task0_wait_com_h_count++;task[OSTCBCur].step = 255;if (task0_wait_com_h_count>20) //持续⾼4ms,重新接收{task[OSTCBCur].step = 0;task0_wait_com_h_count = 0;}}else{task0_wait_com_h_count = 0;task0_wait_com_l_count++;if (task0_wait_com_l_count>80)//16ms{task0_bit_com_err = 1; //总线被拉低task0_wait_com_l_count = 0;}}break;}}}}#endif对于使⽤只需引⼊这两个⽂件周期性的调⽤宏 OSTimeTick()即可实现双向通信,主机从机是⼀样的代码通过宏config_single_wire_task0_mode 加以区别,这种⽅式对于时间并不需要很精准,⽐如你1ms调⽤⼀次,突然800us调⼀次,或1200us⼀次调⽤⼀次,并不会影响通信的正确率,但是你连续的⼤偏差肯定会出问题,只需保证调⽤周期偏差可以在20%以内即可,对于将其改进为多主异步就不需要周期调⽤了。