【STM32H7教程】第66章 STM32H7的低功耗串口LPUART应用之串口FIFO和停机唤醒实现
- 2020 年 3 月 8 日
- 筆記
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第66章 STM32H7的低功耗串口LPUART应用之串口FIFO和停机唤醒实现
本章节为大家讲解STM32H7的低功耗串口FIFO驱动实现和停机唤醒。
66.1 初学者重要提示
66.2 硬件设计
66.3 串口驱动设计
66.4 串口FIFO板级支持包（bsp_lpuart_fifo.c）
66.5 串口FIFO驱动移植和使用
66.6 实验例程设计框架
66.7 实验例程说明（MDK）
66.8 实验例程说明（IAR）
66.9 总结
66.1 初学者重要提示
- 学习本章节前，务必优先学习第65章。
- 低功耗串口FIFO的实现跟前面章节通用串口FIFO的机制是一样的。
- 大家自己做的板子，测试串口收发是乱码的话，重点看stm32h7xx_hal_conf.h文件中的HSE_VALUE的大小跟板子上实际晶振大小是否一致，然后再看PLL配置。
66.2 硬件设计
STM32H743XIH6最多可以支持8个独立的通用串口和一个低功耗串口LPUART1。其中串口4和串口5和SDIO的GPIO是共用的，也就是说，如果要用到SD卡，那么串口4和串口5将不能使用。串口7和SPI3共用，串口8和RGB硬件接口共用。串口功能可以分配到不同的GPIO。我们常用的引脚分配如下：
低功耗串口LPUART TX = PA9， RX = PA10
串口USART1 TX = PA9， RX = PA10 （低功耗串口和USART1用的相同引脚）
串口USART2 TX = PA2， RX = PA3
串口USART3 TX = PB10， RX = PB11
串口UART4 TX = PC10， RX = PC11 （和SDIO共用）
串口UART5 TX = PC12， RX = PD2 （和SDIO共用）
串口USART6 TX = PG14， RX = PC7
串口UART7 TX = PB4， RX = PB3 （和SPI1/3共用）
串口UART8 TX = PJ8， RX =PJ9 （和RGB硬件接口共用）
STM32-V7开发板使用了4个串口设备。
- 串口1用于RS232接口，很多例子的pritnf结果就是输出到串口1
- 串口2用于GPS
- 串口3用于RS485接口
- 串口6 用于TTL串口插座，板子上有GPRS插座和串口WIFI插座。
下面是RS232的原理图：
关于232的PHY芯片SP3232E要注意以下几个问题：
- SP3232E的作用是TTL电平转RS232电平。
- 电阻R130的作用是避免CPU复位期间，TX为高阻时串口线上出现异常数据。
- 检测SP3232E的好坏可以采用回环的方式，即短接T1OUT和R1IN，对应到DB9插座上就是短接引脚2和引脚3。
实际效果如下：
通过这种方式，可以在应用程序中通过串口发送几个字符，查看是否可以正确接收来判断232 PHY
芯片是否有问题。
- 由于这里是TTL转RS232，如果电脑端自带DB9串口，可以找根交叉线直接接上。如果电脑端没有，就需要用RS232转USB的串口线。这里要注意是RS232转USB，不是TTL转USB。像我们用的CH340就是RS232转USB芯片。
- 检测串口线的好坏跟板子上的232 PHY一样，将电脑端的串口助手打开，串口线接到电脑端并短接串口线的2脚和3脚，然后使用串口助手进行自收发测试即可。
66.3 低功耗串口FIFO驱动设计
66.3.1 低功耗串口FIFO框架
为了方便大家理解，先来看下低功耗串口FIFO的实现框图：
第1阶段，初始化：
- 通过函数bsp_InitLPUart初始化低功耗串口结构体，低功耗串口硬件参数。
第2阶段，低功耗串口中断服务程序：
- 接收中断是一直开启的。
- 做了发送空中断和发送完成中断的消息处理。
第3阶段，低功耗串口数据的收发：
- 低功耗串口发送函数会开启发送空中断。
- 低功耗串口接收中断接收到函数后，可以使用函数lpcomGetChar获取数据。
66.3.2 低功耗串口时钟选择
我们这里实现了三种时钟选择：
- LPUART时钟选择LSE(32768Hz)
最高速度是10922bps，最低8bps（计算方法3x < 32768 < 4096x，x表示波特率）。
- LPUART时钟选择HSI(64MHz)
最高值是21MHz，最小值15625bps（计算方法3x < 64MHz < 4096x，x表示波特率）。
- LPUART时钟选择D3PCLK1(100MHz)
最大值33Mbps，最小值24414bps（计算方法3x < 100MHz < 4096x，x表示波特率）。
如果需要低功耗模式唤醒，必须使用LSE或者HSI时钟，程序代码如下，用户可以根据需要，使能相应的宏定义：
//#define LPUART_CLOCK_SOURCE_LSE #define LPUART_CLOCK_SOURCE_HSI //#define LPUART_CLOCK_SOURCE_D3PCLK1 /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: InitHardLPUart * 功能说明: 配置串口的硬件参数（波特率，数据位，停止位，起始位，校验位，中断使能）适合于STM32-H7开发板 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void InitHardLPUart(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; RCC_PeriphCLKInitTypeDef RCC_PeriphCLKInitStruct = {0}; /* 使用LSE(32768Hz)，最高速度是10922bps，最低8bps */ #if defined (LPUART_CLOCK_SOURCE_LSE) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_LSE; RCC_OscInitStruct.LSEState = RCC_LSE_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct)!= HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } RCC_PeriphCLKInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_LPUART1; RCC_PeriphCLKInitStruct.Lpuart1ClockSelection = RCC_LPUART1CLKSOURCE_LSE; HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphCLKInitStruct); } /* LPUART时钟选择HSI(64MHz)，最高值是21MHz，最小值15625bps */ #elif defined (LPUART_CLOCK_SOURCE_HSI) { RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI; RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON; RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct)!= HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } RCC_PeriphCLKInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_LPUART1; RCC_PeriphCLKInitStruct.Lpuart1ClockSelection = RCC_LPUART1CLKSOURCE_HSI; HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphCLKInitStruct); } /* LPUART时钟选择D3PCLK1（100MHz），最大值33Mbps，最小值24414bps */ #elif defined (LPUART_CLOCK_SOURCE_D3PCLK1) RCC_PeriphCLKInitStruct.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_LPUART1; RCC_PeriphCLKInitStruct.Lptim1ClockSelection = RCC_LPUART1CLKSOURCE_D3PCLK1; HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphCLKInitStruct); #else #error Please select the LPTIM Clock source inside the bsp_lpuart_fifo.c file #endif #if LPUART1_FIFO_EN == /* 其它省略未写 */ #endif }
66.3.3 低功耗串口FIFO之相关的变量定义
低功耗串口驱动的核心文件为：bsp_lpuart_fifo.c, bsp_lpuart_fifo.h。
这里面包括有串口硬件的配置函数、中断处理函数，以及串口的读写接口函数。还有printf函数的实现。
每个串口都有2个FIFO缓冲区，一个是用于发送数据的TX_FIFO，一个用于保存接收数据的RX_FIFO。
我们来看下这个FIFO的定义，在bsp_lpuart_fifo.h文件。
/* 定义串口波特率和FIFO缓冲区大小，分为发送缓冲区和接收缓冲区, 支持全双工 */ #if LPUART1_FIFO_EN == 1 #define LPUART1_BAUD 115200 #define LPUART1_TX_BUF_SIZE 1*1024 #define LPUART1_RX_BUF_SIZE 1*1024 #endif /* 串口设备结构体 */ typedef struct { USART_TypeDef *uart; /* STM32内部串口设备指针 */ uint8_t *pTxBuf; /* 发送缓冲区 */ uint8_t *pRxBuf; /* 接收缓冲区 */ uint16_t usTxBufSize; /* 发送缓冲区大小 */ uint16_t usRxBufSize; /* 接收缓冲区大小 */ __IO uint16_t usTxWrite; /* 发送缓冲区写指针 */ __IO uint16_t usTxRead; /* 发送缓冲区读指针 */ __IO uint16_t usTxCount; /* 等待发送的数据个数 */ __IO uint16_t usRxWrite; /* 接收缓冲区写指针 */ __IO uint16_t usRxRead; /* 接收缓冲区读指针 */ __IO uint16_t usRxCount; /* 还未读取的新数据个数 */ void (*SendBefor)(void); /* 开始发送之前的回调函数指针（主要用于RS485切换到发送模式） */ void (*SendOver)(void); /* 发送完毕的回调函数指针（主要用于RS485将发送模式切换为接收模式） */ void (*ReciveNew)(uint8_t _byte); /* 串口收到数据的回调函数指针 */ uint8_t Sending; /* 正在发送中 */ }UART_T;
bsp_lpuart_fifo.c文件定义变量。
/* 定义低功耗串口结构体变量 */ #if LPUART1_FIFO_EN == 1 static LPUART_T g_tLPUart1; static uint8_t g_TxBuf1[LPUART1_TX_BUF_SIZE]; /* 发送缓冲区 */ static uint8_t g_RxBuf1[LPUART1_RX_BUF_SIZE]; /* 接收缓冲区 */ #endif
关于FIFO的机制，我们在按键FIFO驱动已经做过详细的介绍，这个地方就不赘述了。每个串口有两个FIFO缓冲区，每个FIFO对应一个写指针和一个读指针。这个结构中还有三个回调函数。回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用为调用它所指向的函数时，我们就说这是回调函数。
66.3.4 低功耗串口FIFO初始化
低功耗串口的初始化代码如下：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_InitLPUart * 功能说明: 初始化串口硬件，并对全局变量赋初值. * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_InitLPUart(void) { LPUartVarInit(); /* 必须先初始化全局变量,再配置硬件 */ InitHardLPUart(); /* 配置串口的硬件参数(波特率等) */ }
下面将初始化代码实现的功能依次为大家做个说明。
- 函数LPUartVarInit
这个函数实现的功能比较好理解，主要是串口设备结构体变量的初始化，代码如下：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: LPUartVarInit * 功能说明: 初始化串口相关的变量 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void LPUartVarInit(void) { #if LPUART1_FIFO_EN == 1 g_tLPUart1.uart = LPUART1; /* STM32 串口设备 */ g_tLPUart1.pTxBuf = g_TxBuf1; /* 发送缓冲区指针 */ g_tLPUart1.pRxBuf = g_RxBuf1; /* 接收缓冲区指针 */ g_tLPUart1.usTxBufSize = LPUART1_TX_BUF_SIZE; /* 发送缓冲区大小 */ g_tLPUart1.usRxBufSize = LPUART1_RX_BUF_SIZE; /* 接收缓冲区大小 */ g_tLPUart1.usTxWrite = 0; /* 发送FIFO写索引 */ g_tLPUart1.usTxRead = 0; /* 发送FIFO读索引 */ g_tLPUart1.usRxWrite = 0; /* 接收FIFO写索引 */ g_tLPUart1.usRxRead = 0; /* 接收FIFO读索引 */ g_tLPUart1.usRxCount = 0; /* 接收到的新数据个数 */ g_tLPUart1.usTxCount = 0; /* 待发送的数据个数 */ g_tLPUart1.SendBefor = 0; /* 发送数据前的回调函数 */ g_tLPUart1.SendOver = 0; /* 发送完毕后的回调函数 */ g_tLPUart1.ReciveNew = 0; /* 接收到新数据后的回调函数 */ g_tLPUart1.Sending = 0; /* 正在发送中标志 */ #endif }
- 函数InitHardLPUart
此函数主要用于串口的GPIO，中断和相关参数的配置。
/* LPUART1的GPIO PA9, PA10 */ #define LPUART1_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_LPUART1_CLK_ENABLE() #define LPUART1_TX_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE() #define LPUART1_TX_GPIO_PORT GPIOA #define LPUART1_TX_PIN GPIO_PIN_9 #define LPUART1_TX_AF GPIO_AF3_LPUART #define LPUART1_RX_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE() #define LPUART1_RX_GPIO_PORT GPIOA #define LPUART1_RX_PIN GPIO_PIN_10 #define LPUART1_RX_AF GPIO_AF3_LPUART /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: InitHardUart * 功能说明: 配置串口的硬件参数和底层 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void InitHardUart(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; RCC_PeriphCLKInitTypeDef RCC_PeriphClkInit; /* 时钟初始化省略未写 */ #if LPUART1_FIFO_EN == 1 /* 使能 GPIO TX/RX 时钟 */ LPUART1_TX_GPIO_CLK_ENABLE(); LPUART1_RX_GPIO_CLK_ENABLE(); /* 使能 USARTx 时钟 */ LPUART1_CLK_ENABLE(); /* 配置TX引脚 */ GPIO_InitStruct.Pin = LPUART1_TX_PIN; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; GPIO_InitStruct.Alternate = LPUART1_TX_AF; HAL_GPIO_Init(LPUART1_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct); /* 配置RX引脚 */ GPIO_InitStruct.Pin = LPUART1_RX_PIN; GPIO_InitStruct.Alternate = LPUART1_RX_AF; HAL_GPIO_Init(LPUART1_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct); /* 配置NVIC the NVIC for UART */ HAL_NVIC_SetPriority(LPUART1_IRQn, 0, 1); HAL_NVIC_EnableIRQ(LPUART1_IRQn); /* 配置波特率、奇偶校验 */ bsp_SetLPUartParam(LPUART1, LPUART1_BAUD, UART_PARITY_NONE, UART_MODE_TX_RX); SET_BIT(LPUART1->ICR, USART_ICR_TCCF); /* 清除TC发送完成标志 */ SET_BIT(LPUART1->RQR, USART_RQR_RXFRQ); /* 清除RXNE接收标志 */ SET_BIT(LPUART1->CR1, USART_CR1_RXNEIE); /* 使能PE. RX接受中断 */ #endif }
低功耗定时器的参数配置API如下：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_SetLPUartParam * 功能说明: 配置串口的硬件参数（波特率，数据位，停止位，起始位，校验位，中断使能）适合于STM32- H7开发板 * 形 参: Instance USART_TypeDef类型结构体 * BaudRate 波特率 * Parity 校验类型，奇校验或者偶校验 * Mode 发送和接收模式使能 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_SetLPUartParam(USART_TypeDef *Instance, uint32_t BaudRate, uint32_t Parity, uint32_t Mode) { /*##-1- 配置串口硬件参数 ######################################*/ /* 异步串口模式 (UART Mode) */ /* 配置如下: - 字长 = 8 位 - 停止位 = 1 个停止位 - 校验 = 参数Parity - 波特率 = 参数BaudRate - 硬件流控制关闭 (RTS and CTS signals) */ UartHandle.Instance = Instance; UartHandle.Init.BaudRate = BaudRate; UartHandle.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; UartHandle.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; UartHandle.Init.Parity = Parity; UartHandle.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; UartHandle.Init.Mode = Mode; UartHandle.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; UartHandle.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE; UartHandle.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT; if (HAL_UART_Init(&UartHandle) != HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } }
66.3.5 低功耗串口中断服务程序工作流程
串口中断服务程序是最核心的部分，主要实现如下三个功能
- 收到新的数据后，会将数据压入RX_FIFO。
- 检测到发送缓冲区空后，会从TX_FIFO中取下一个数据并发送。
- 如果是RS485半双工串口，发送前会设置一个GPIO=1控制RS485收发器进入发送状态，当最后一个字节的最后一个bit传送完毕后，设置这个GPIO=0让RS485收发器进入接收状态。
下面我们分析一下串口中断处理的完整过程。
当产生串口中断后，CPU会查找中断向量表，获得中断服务程序的入口地址。入口函数为LPUART1_IRQHandler，这个函数在启动文件startup_stm32h743xx.s汇编代码中已经有实现。我们在c代码中需要重写一个同样名字的函数就可以重载它。如果不重载，启动文件中缺省的中断服务程序就是一个死循环，等于 while(1);
我们将串口中断服务程序放在bsp_lpuart_fifo.c文件，没有放到 stm32h7xx_it.c。当应用不需要串口功能时，直接从工程中删除bsp_lpuart_fifo.c接口，不必再去整理stm32h7xx_it.c这个文件。下面展示的代码是低功耗串口的中断服务程序：
#if LPUART1_FIFO_EN == 1 void LPUART1_IRQHandler(void) { LPUartIRQ(&g_tLPUart1); } #endif
下面，我们来看看UartIRQ函数的实现代码。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: UartIRQ * 功能说明: 供中断服务程序调用，通用串口中断处理函数 * 形 参: _pUart : 串口设备 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void UartIRQ(UART_T *_pUart) { uint32_t isrflags = READ_REG(_pUart->uart->ISR); uint32_t cr1its = READ_REG(_pUart->uart->CR1); uint32_t cr3its = READ_REG(_pUart->uart->CR3); /* 处理接收中断 */ if ((isrflags & USART_ISR_RXNE) != RESET) { /* 从串口接收数据寄存器读取数据存放到接收FIFO */ uint8_t ch; ch = READ_REG(_pUart->uart->RDR); /* 读串口接收数据寄存器 */ _pUart->pRxBuf[_pUart->usRxWrite] = ch; /* 填入串口接收FIFO */ if (++_pUart->usRxWrite >= _pUart->usRxBufSize) /* 接收FIFO的写指针+1 */ { _pUart->usRxWrite = 0; } if (_pUart->usRxCount < _pUart->usRxBufSize) /* 统计未处理的字节个数 */ { _pUart->usRxCount++; } /* 回调函数,通知应用程序收到新数据,一般是发送1个消息或者设置一个标记 */ //if (_pUart->usRxWrite == _pUart->usRxRead) //if (_pUart->usRxCount == 1) { if (_pUart->ReciveNew) { _pUart->ReciveNew(ch); /* 比如，交给MODBUS解码程序处理字节流 */ } } } /* 处理发送缓冲区空中断 */ if ( ((isrflags & USART_ISR_TXE) != RESET) && (cr1its & USART_CR1_TXEIE) != RESET) { //if (_pUart->usTxRead == _pUart->usTxWrite) if (_pUart->usTxCount == 0) /* 发送缓冲区已无数据可取 */ { /* 发送缓冲区的数据已取完时， 禁止发送缓冲区空中断 （注意：此时最后1个数据还未真正发送完毕）*/ //USART_ITConfig(_pUart->uart, USART_IT_TXE, DISABLE); CLEAR_BIT(_pUart->uart->CR1, USART_CR1_TXEIE); /* 使能数据发送完毕中断 */ //USART_ITConfig(_pUart->uart, USART_IT_TC, ENABLE); SET_BIT(_pUart->uart->CR1, USART_CR1_TCIE); } Else /* 还有数据等待发送 */ { _pUart->Sending = 1; /* 从发送FIFO取1个字节写入串口发送数据寄存器 */ //USART_SendData(_pUart->uart, _pUart->pTxBuf[_pUart->usTxRead]); _pUart->uart->TDR = _pUart->pTxBuf[_pUart->usTxRead]; if (++_pUart->usTxRead >= _pUart->usTxBufSize) { _pUart->usTxRead = 0; } _pUart->usTxCount--; } } /* 数据bit位全部发送完毕的中断 */ if (((isrflags & USART_ISR_TC) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TCIE) != RESET)) { //if (_pUart->usTxRead == _pUart->usTxWrite) if (_pUart->usTxCount == 0) { /* 如果发送FIFO的数据全部发送完毕，禁止数据发送完毕中断 */ //USART_ITConfig(_pUart->uart, USART_IT_TC, DISABLE); CLEAR_BIT(_pUart->uart->CR1, USART_CR1_TCIE); /* 回调函数, 一般用来处理RS485通信，将RS485芯片设置为接收模式，避免抢占总线 */ if (_pUart->SendOver) { _pUart->SendOver(); } _pUart->Sending = 0; } else { /* 正常情况下，不会进入此分支 */ /* 如果发送FIFO的数据还未完毕，则从发送FIFO取1个数据写入发送数据寄存器 */ //USART_SendData(_pUart->uart, _pUart->pTxBuf[_pUart->usTxRead]); _pUart->uart->TDR = _pUart->pTxBuf[_pUart->usTxRead]; if (++_pUart->usTxRead >= _pUart->usTxBufSize) { _pUart->usTxRead = 0; } _pUart->usTxCount--; } } /* 清除中断标志 */ SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_PEF); SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_FEF); SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_NEF); SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_OREF); SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_IDLEF); SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_TCF); SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_LBDF); SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_CTSF); SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_CMF); SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_WUF); SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_TXFECF); }
中断服务程序的处理主要分为两部分，接收数据的处理和发送数据的处理，详情看程序注释即可，已经比较详细，下面重点把思路说一下。
- 接收数据处理
接收数据的处理是判断ISR寄存器的USART_ISR_RXNE标志是否置位，如果置位表示RDR接收寄存器已经存入数据。然后将数据读入到接收FIFO空间。
特别注意里面的ReciveNew处理，这个在Modbus协议里面要用到。
- 发送数据处理
发送数据主要是发送空中断TEX和发送完成中断TC的处理，当TXE=1时，只是表示发送数据寄存器为空了，此时可以填充下一个准备发送的数据了。当为TDR发送寄存器赋值后，硬件启动发送，等所有的bit传送完毕后，TC标志设置为1。如果是RS232全双工通信，可以只用TXE标志控制发送过程。如果是RS485半双工通信，就需要利用TC标志了，因为在最后一个bit传送完毕后，需要设置RS485收发器进入到接收状态。
66.3.6 低功耗串口数据发送
低功耗串口数据的发送主要涉及到下面三个函数：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: lpcomSendBuf * 功能说明: 向串口发送一组数据。数据放到发送缓冲区后立即返回，由中断服务程序在后台完成发送 * 形 参: _ucPort: 端口号(LPCOM1) * _ucaBuf: 待发送的数据缓冲区 * _usLen : 数据长度 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void lpcomSendBuf(LPCOM_PORT_E _ucPort, uint8_t *_ucaBuf, uint16_t _usLen) { LPUART_T *pUart; pUart = ComToLPUart(_ucPort); if (pUart == 0) { return; } if (pUart->SendBefor != 0) { pUart->SendBefor(); /* 如果是RS485通信，可以在这个函数中将RS485设置为发送模式 */ } LPUartSend(pUart, _ucaBuf, _usLen); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: lpcomSendChar * 功能说明: 向串口发送1个字节。数据放到发送缓冲区后立即返回，由中断服务程序在后台完成发送 * 形 参: _ucPort: 端口号(LPCOM1) * _ucByte: 待发送的数据 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void lpcomSendChar(LPCOM_PORT_E _ucPort, uint8_t _ucByte) { lpcomSendBuf(_ucPort, &_ucByte, 1); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: LPUartSend * 功能说明: 填写数据到UART发送缓冲区,并启动发送中断。中断处理函数发送完毕后，自动关闭发送中断 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void LPUartSend(LPUART_T *_pUart, uint8_t *_ucaBuf, uint16_t _usLen) { uint16_t i; for (i = 0; i < _usLen; i++) { /* 如果发送缓冲区已经满了，则等待缓冲区空 */ while (1) { __IO uint16_t usCount; DISABLE_INT(); usCount = _pUart->usTxCount; ENABLE_INT(); if (usCount < _pUart->usTxBufSize) { break; } else if(usCount == _pUart->usTxBufSize)/* 数据已填满缓冲区 */ { if((_pUart->uart->CR1 & USART_CR1_TXEIE) == 0) { SET_BIT(_pUart->uart->CR1, USART_CR1_TXEIE); } } } /* 将新数据填入发送缓冲区 */ _pUart->pTxBuf[_pUart->usTxWrite] = _ucaBuf[i]; DISABLE_INT(); if (++_pUart->usTxWrite >= _pUart->usTxBufSize) { _pUart->usTxWrite = 0; } _pUart->usTxCount++; ENABLE_INT(); } SET_BIT(_pUart->uart->CR1, USART_CR1_TXEIE); /* 使能发送中断（缓冲区空） */ }
函数lpcomSendChar是发送一个字节，通过调用函数lpcomSendBuf实现，而函数lpcomSendBuf又是通过调用函数LPUartSend实现，这个函数是重点。
函数LPUartSend的作用就是把要发送的数据填到发送缓冲区里面，并使能发送空中断。
- 如果要发送的数据没有超过发送缓冲区大小，实现起来还比较容易，直接把数据填到FIFO里面，并使能发送空中断即可。
- 如果超过了FIFO大小，就需要等待有空间可用，针对这种情况有个重要的知识点，就是当缓冲刚刚填满的时候要判断发送空中断是否开启了，如果填满了还没有开启，就会卡死在while循环中，所以多了一个刚填满时的判断，填满了还没有开启发送空中断，要开启下。
注意：由于函数LPUartSend做了static作用域限制，仅可在bsp_lpuart_fifo.c文件中调用。函数lpcomSendChar和lpcomSendBuf是供用户调用的。
函数lpcomSendBuf中调用了一个函数pUart = ComToLPUart(_ucPort)，这个函数是将整数的COM端口号转换为LPUART结构体指针。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: ComToLPUart * 功能说明: 将COM端口号转换为LPUART指针 * 形 参: _ucPort: 端口号(LPCOM1) * 返 回 值: uart指针 ********************************************************************************************************* */ LPUART_T *ComToLPUart(LPCOM_PORT_E _ucPort) { if (_ucPort == LPCOM1) { #if LPUART1_FIFO_EN == 1 return &g_tLPUart1; #else return 0; #endif } else { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); return 0; } }
66.3.7 低功耗串口数据接收
下面我们再来看看接收的函数：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: lpcomGetChar * 功能说明: 从接收缓冲区读取1字节，非阻塞。无论有无数据均立即返回。 * 形 参: _ucPort: 端口号(LPCOM1) * _pByte: 接收到的数据存放在这个地址 * 返 回 值: 0 表示无数据, 1 表示读取到有效字节 ********************************************************************************************************* */ uint8_t lpcomGetChar(LPCOM_PORT_E _ucPort, uint8_t *_pByte) { LPUART_T *pUart; pUart = ComToLPUart(_ucPort); if (pUart == 0) { return 0; } return LPUartGetChar(pUart, _pByte); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: LPUartGetChar * 功能说明: 从串口接收缓冲区读取1字节数据 （用于主程序调用） * 形 参: _pUart : 串口设备 * _pByte : 存放读取数据的指针 * 返 回 值: 0 表示无数据 1表示读取到数据 ********************************************************************************************************* */ static uint8_t LPUartGetChar(LPUART_T *_pUart, uint8_t *_pByte) { uint16_t usCount; /* usRxWrite 变量在中断函数中被改写，主程序读取该变量时，必须进行临界区保护 */ DISABLE_INT(); usCount = _pUart->usRxCount; ENABLE_INT(); /* 如果读和写索引相同，则返回0 */ //if (_pUart->usRxRead == usRxWrite) if (usCount == 0) /* 已经没有数据 */ { return 0; } else { *_pByte = _pUart->pRxBuf[_pUart->usRxRead]; /* 从串口接收FIFO取1个数据 */ /* 改写FIFO读索引 */ DISABLE_INT(); if (++_pUart->usRxRead >= _pUart->usRxBufSize) { _pUart->usRxRead = 0; } _pUart->usRxCount--; ENABLE_INT(); return 1; } }
函数lpcomGetChar是专门供用户调用的，用于从接收FIFO中读取1个数据。具体代码的实现也比较好理解，主要是接收FIFO的空间调整。
注意：由于函数LPUartGetChar做了static作用域限制，仅可在bsp_lpuart_fifo.c文件中调用。
66.3.8 低功耗串口printf实现
printf函数是标准c库函数。最原来的意思是打印输出到显示器。在单片机，我们常用它来打印调试信息到串口，通过计算机上运行的串口软件来监视程序的运行状态。
为什么要用printf函数，而不用串口发送的函数。因为printf函数的形参功能很强大，它支持各种数值转换。比如将整数、浮点数转换为字符串，支持整数左对齐、右对齐显示等。
我们设计的很多裸机例子都是用printf函数输出运行结果的。因为如果加上显示屏驱动后，会将程序搞的很复杂，显示部分的代码量超过了例程本身要演示的核心功能代码。用串口做输出，移植很方便，现在很少有不带串口的单片机。
实现printf输出到串口，只需要在工程中添加两个函数：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: fputc * 功能说明: 重定义putc函数，这样可以使用printf函数从串口1打印输出 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ int fputc(int ch, FILE *f) { #if 0 /* 将需要printf的字符通过串口中断FIFO发送出去，printf函数会立即返回 */ lpcomSendChar(LPCOM1, ch); return ch; #else /* 采用阻塞方式发送每个字符,等待数据发送完毕 */ /* 写一个字节到USART1 */ LPUART1->TDR = ch; /* 等待发送结束 */ while((LPUART1->ISR & USART_ISR_TC) == 0) {} return ch; #endif } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: fgetc * 功能说明: 重定义getc函数，这样可以使用getchar函数从串口1输入数据 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ int fgetc(FILE *f) { #if 1 /* 从串口接收FIFO中取1个数据, 只有取到数据才返回 */ uint8_t ucData; while(lpcomGetChar(LPCOM1, &ucData) == 0); return ucData; #else /* 等待接收到数据 */ while((LPUART1->ISR & USART_ISR_RXNE) == 0) {} return (int)LPUART1->RDR; #endif }
通过上面代码中的条件编译，可以设置printf函数阻塞和非阻塞方式，如果采用非阻塞方式，执行后会立即返回，串口中断服务程序会陆续将数据发送出去。
66.3.9 低功耗串口停机唤醒方式
低功耗串口的唤醒主要是通过接收数据来唤醒，具体唤醒的方如下：
- 检测到起始位唤醒。
低功耗串口设置为起始位检测方式如下，并且设置进入停机模式。
如果想唤醒H7，发一个起始位即可，简单些也可以任意发送一个数据：
/* 使能LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_EnableStopMode(&UartHandle); /* 确保LPUART没有在通信中 */ while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET){} while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET){} /* 接收起始位唤醒 */ WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT; if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(&UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } /* 进入停机模式 */ HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); /* 退出停机模式要重新配置HSE和PLL*/ SystemClock_Config(); /* 关闭LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_DisableStopMode(&UartHandle);
- 检测到RXNE标志唤醒，即接收到数据。
低功耗串口设置为RXNE检测方式如下，并且设置进入停机模式。
如果想唤醒H7，发一个任意数据即可。
/* 使能LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_EnableStopMode(&UartHandle); /* 确保LPUART没有在通信中 */ while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET){} while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET){} /* 接收到数据唤醒，即RXNE标志置位 */ WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_READDATA_NONEMPTY; if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(&UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } /* 进入停机模式 */ HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); /* 退出停机模式要重新配置HSE和PLL*/ SystemClock_Config(); /* 关闭LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_DisableStopMode(&UartHandle);
- 检测到匹配地址时唤醒。
低功耗串口设置为地址匹配检测方式如下，并且设置进入停机模式。
如果想唤醒H7，必须发送指定的匹配地址。匹配地址支持7bit和4bit匹配两种方式，比如我们采用7bit匹配，设置地址是0x19，那么用户唤醒的时候要将最高bit设置为1，即发生地址0x99（0b1001 1001）才可以唤醒。
/* 使能LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_EnableStopMode(&UartHandle); /* 确保LPUART没有在通信中 */ while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET){} while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET){} /* 接收地址0x99（发送的数据MSB位要为1），可以唤醒 */ WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_ADDRESS; WakeUpSelection.AddressLength = UART_ADDRESS_DETECT_7B; WakeUpSelection.Address = 0x19; if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(&UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } CLEAR_BIT(LPUART1->CR1, USART_CR1_RXNEIE); /* 关闭串口接收中断 */ /* 进入停机模式 */ HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); /* 退出停机模式要重新配置HSE和PLL*/ SystemClock_Config(); SET_BIT(LPUART1->CR1, USART_CR1_RXNEIE); /* 使能串口接收中断 */ /* 关闭LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_DisableStopMode(&UartHandle);
这里有一点要特别注意，程序启动后，调用下面两个函数：
__HAL_RCC_LPUART1_CLKAM_ENABLE(); /* 激活LPUART的自主模式，即停机状态下可以继续接收消息 */ __HAL_UART_ENABLE_IT(&UartHandle, UART_IT_WUF);/* 使能唤醒中断 */
66.4 低功耗串口FIFO板级支持包（bsp_lpuart_fifo.c）
串口驱动文件bsp_lpuart_fifo.c主要实现了如下几个API供用户调用：
- bsp_InitLPUart
- lpcomSendBuf
- lpcomSendChar
- lpcomGetChar
66.4.1 函数bsp_InitLPUart
函数原型：
void bsp_InitLPUart(void)
函数描述：
此函数主要用于串口的初始化，使用所有其它API之前，务必优先调用此函数。
使用举例：
串口的初始化函数在bsp.c文件的bsp_Init函数里面调用。
66.4.2 函数lpcomSendBuf
函数原型：
void lpcomSendBuf(LPCOM_PORT_E _ucPort, uint8_t *_ucaBuf, uint16_t _usLen);
函数描述：
此函数用于向串口发送一组数据，非阻塞方式，数据放到发送缓冲区后立即返回，由中断服务程序在后台完成发送。
函数参数：
- 第1个参数_ucPort是端口号。
- 第2个参数_ucaBuf是待发送的数据缓冲区地址。
- 第3个参数_usLen是要发送数据的字节数。
注意事项：
- 此函数的解读在本章66.3.5小节。
- 发送的数据最好不要超过bsp_lpuart_fifo.h文件中定义的发送缓冲区大小，从而实现最优的工作方式。因为超过后需要在发送函数等待有发送空间可用。
使用举例：
调用此函数前，务必优先调用函数bsp_InitLPUart进行初始化。
const char buf1[] = "接收到串口命令1rn"; lpcomSendBuf(LPCOM1, (uint8_t *)buf1, strlen(buf1));
66.4.3 函数lpcomSendChar
函数原型：
void lpcomSendChar(LPCOM_PORT_E _ucPort, uint8_t _ucByte);
函数描述：
此函数用于向串口发送1个字节，非阻塞方式，数据放到发送缓冲区后立即返回，由中断服务程序在后台完成发送。此函数是通过调用函数lpcomSendBuf实现的。
- 函数参数：
- 第1个参数_ucPort是端口号。
- 第2个参数_ucByte是待发送的数据。
注意事项：
- 此函数的解读在本章66.3.2小节。
使用举例：
调用此函数前，务必优先调用函数bsp_InitLPUart进行初始化。比如通过串口1发送一个字符c：
lpcomSendChar(LPCOM1, 'c')。
66.4.4 函数lpcomGetChar
函数原型：
uint8_t lpcomGetChar(LPCOM_PORT_E _ucPort, uint8_t *_pByte)
函数描述：
此函数用于从接收缓冲区读取1字节，非阻塞。无论有无数据均立即返回。
函数参数：
- 第1个参数_ucPort是端口号。
- 第2个参数_pByte用于存放接收到的数据。
- 返回值，返回0表示无数据, 1 表示读取到有效字节。
注意事项：
- 此函数的解读在本章66.3.6小节。
使用举例：
调用此函数前，务必优先调用函数bsp_InitLPUart进行初始化。
比如从串口1读取一个字符就是：lpcomGetChar(LPCOM1, &read)。
66.5 低功耗串口FIFO驱动移植和使用
串口FIFO移植步骤如下：
- 第1步：复制bsp_lpuart_fifo.h和bsp_lpuart_fifo.c到自己的工程目录，并添加到工程里面。
- 第2步：根据自己要使用的串口和收发缓冲大小，修改下面的宏定义即可。
#define LPUART1_FIFO_EN 1 /* 定义串口波特率和FIFO缓冲区大小，分为发送缓冲区和接收缓冲区, 支持全双工 */ #if LPUART1_FIFO_EN == 1 #define LPUART1_BAUD 115200 #define LPUART1_TX_BUF_SIZE 1*1024 #define LPUART1_RX_BUF_SIZE 1*1024 #endif
- 第3步：这几个驱动文件主要用到HAL库的GPIO和串口驱动文件，简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。
- 第4步，应用方法看本章节配套例子即可。
66.6 实验例程设计框架
通过程序设计框架，让大家先对配套例程有一个全面的认识，然后再理解细节，本次实验例程的设计框架如下：
第1阶段，上电启动阶段：
- 这部分在第14章进行了详细说明。
第2阶段，进入main函数：
- 第1部分，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL库，系统时钟，滴答定时器和LED。
- 第2部分，应用程序设计部分，实现了三种停机唤醒方法。
66.7 实验例程说明（MDK）
配套例子：
V7-046_低功耗串口的停机唤醒（串口FIFO方式）
实验目的：
- 学习低功耗串口的停机唤醒。
实验内容：
- 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
- 当前程序使用的串口打印就是用的低功耗串口，即USART1和LPUART1都可以使用PA9和PA10。
- 上电启动了一个软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
- USART1和LPUART都可以使用PA9和PA10引脚做串口打印功能，本例子是用的LPUART做开发板串口打印。
- LPUART可以选择HSI时钟，LSE时钟和D3PCLK1时钟，在bsp_lpuart_fifo.c文件开头可以配置。如果需要低功耗模式唤醒，必须使用LSE或者HSI时钟，波特率在bsp_lpuart_fifo.h定义，本例子是用的HSI时钟。
LPUART时钟选择LSE(32768Hz)，最高速度是10922bps，最低8bps。
LPUART时钟选择HSI(64MHz)，最高值是21MHz，最小值15625bps。
LPUART时钟选择D3PCLK1(100MHz)，最大值33Mbps，最小值24414bps。
实验操作：
- K1键按下，进入停机模式，低功耗串口接收任意字节数据可以唤醒。
- K2键按下，进入停机模式，低功耗串口检测到起始位可以唤醒。
- K3键按下，进入停机模式，低功耗串口检测到地址0x99可以唤醒。
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。
程序设计：
系统栈大小分配：
RAM空间用的DTCM：
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitDWT(); /* 初始化DWT时钟周期计数器 */ bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitLPUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitExtSDRAM(); /* 初始化SDRAM */ }
MPU配置和Cache配置：
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM）和FMC的扩展IO区。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /*使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); }
每10ms调用一次蜂鸣器处理：
蜂鸣器处理是在滴答定时器中断里面实现，每10ms执行一次检测。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_RunPer10ms * 功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求 * 不严格的任务可以放在此函数。比如：按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_RunPer10ms(void) { bsp_KeyScan10ms(); }
主功能：
主程序实现如下操作：
- 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
- K1键按下，进入停机模式，低功耗串口接收任意字节数据可以唤醒。
- K2键按下，进入停机模式，低功耗串口检测到起始位可以唤醒。
- K3键按下，进入停机模式，低功耗串口检测到地址0x99可以唤醒。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */ uint8_t ucReceive; bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ HAL_EnableDBGStopMode(); /* 使能停机模式下，LPUART工程可以继续调试 */ __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI); /* 从停机模式唤醒后使用HSI时钟 */ __HAL_RCC_LPUART1_CLKAM_ENABLE(); /* 激活LPUART的自主模式，即停机状态下可以继续接收消息 */ __HAL_UART_ENABLE_IT(&UartHandle, UART_IT_WUF);/* 使能唤醒中断 */ bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */ /* 判断定时器超时时间 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔100ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */ ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下，进入停机模式，低功耗串口接收任意字节数据可以唤醒 */ /* 使能LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_EnableStopMode(&UartHandle); /* 确保LPUART没有在通信中 */ while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET){} while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET){} /* 接收到数据唤醒，即RXNE标志置位 */ WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_READDATA_NONEMPTY; if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(&UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } /* 进入停机模式 */ HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); /* 退出停机模式要重新配置HSE和PLL*/ SystemClock_Config(); /* 关闭LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_DisableStopMode(&UartHandle); lpcomGetChar(LPCOM1, &ucReceive); printf("低功耗串口接收到数据 %x 后唤醒rn", ucReceive); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下，进入停机模式，低功耗串口检测到起始位可以唤醒 */ /* 使能LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_EnableStopMode(&UartHandle); /* 确保LPUART没有在通信中 */ while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET){} while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET){} /* 接收起始位唤醒 */ WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT; if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(&UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } /* 进入停机模式 */ HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); /* 退出停机模式要重新配置HSE和PLL*/ SystemClock_Config(); /* 关闭LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_DisableStopMode(&UartHandle); lpcomGetChar(LPCOM1, &ucReceive); printf("低功耗串口检测到起始位（数据） %x 后唤醒rn", ucReceive); break; case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下，进入停机模式，低功耗串口检测到地址0x99可以唤醒 */ /* 使能LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_EnableStopMode(&UartHandle); /* 确保LPUART没有在通信中 */ while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET){} while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET){} /* 接收地址0x99（发送的数据MSB位要为1），可以唤醒 */ WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_ADDRESS; WakeUpSelection.AddressLength = UART_ADDRESS_DETECT_7B; WakeUpSelection.Address = 0x19; if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(&UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } CLEAR_BIT(LPUART1->CR1, USART_CR1_RXNEIE); /* 关闭串口接收中断 */ /* 进入停机模式 */ HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); /* 退出停机模式要重新配置HSE和PLL*/ SystemClock_Config(); SET_BIT(LPUART1->CR1, USART_CR1_RXNEIE); /* 使能串口接收中断 */ /* 关闭LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_DisableStopMode(&UartHandle); break; default: /* 其它的键值不处理 */ break; } } } }
66.8 实验例程说明（IAR）
配套例子：
V7-046_低功耗串口的停机唤醒（串口FIFO方式）
实验目的：
- 学习低功耗串口的停机唤醒。
实验内容：
- 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
- 当前程序使用的串口打印就是用的低功耗串口，即USART1和LPUART1都可以使用PA9和PA10。
- 上电启动了一个软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
- USART1和LPUART都可以使用PA9和PA10引脚做串口打印功能，本例子是用的LPUART做开发板串口打印。
- LPUART可以选择HSI时钟，LSE时钟和D3PCLK1时钟，在bsp_lpuart_fifo.c文件开头可以配置。如果需要低功耗模式唤醒，必须使用LSE或者HSI时钟，波特率在bsp_lpuart_fifo.h定义，本例子是用的HSI时钟。
LPUART时钟选择LSE(32768Hz)，最高速度是10922bps，最低8bps。
LPUART时钟选择HSI(64MHz)，最高值是21MHz，最小值15625bps。
LPUART时钟选择D3PCLK1(100MHz)，最大值33Mbps，最小值24414bps。
实验操作：
- K1键按下，进入停机模式，低功耗串口接收任意字节数据可以唤醒。
- K2键按下，进入停机模式，低功耗串口检测到起始位可以唤醒。
- K3键按下，进入停机模式，低功耗串口检测到地址0x99可以唤醒。
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
程序设计：
系统栈大小分配：
RAM空间用的DTCM：
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第xx章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitDWT(); /* 初始化DWT时钟周期计数器 */ bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitLPUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitExtSDRAM(); /* 初始化SDRAM */ }
MPU配置和Cache配置：
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM）和FMC的扩展IO区。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /*使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); }
每10ms调用一次蜂鸣器处理：
蜂鸣器处理是在滴答定时器中断里面实现，每10ms执行一次检测。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_RunPer10ms * 功能说明: 该函数每隔10ms被Systick中断调用1次。详见 bsp_timer.c的定时中断服务程序。一些处理时间要求 * 不严格的任务可以放在此函数。比如：按键扫描、蜂鸣器鸣叫控制等。 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_RunPer10ms(void) { bsp_KeyScan10ms(); }
主功能：
主程序实现如下操作：
- 启动一个自动重装软件定时器，每100ms翻转一次LED2。
- K1键按下，进入停机模式，低功耗串口接收任意字节数据可以唤醒。
- K2键按下，进入停机模式，低功耗串口检测到起始位可以唤醒。
- K3键按下，进入停机模式，低功耗串口检测到地址0x99可以唤醒。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { uint8_t ucKeyCode; /* 按键代码 */ uint8_t ucReceive; bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ HAL_EnableDBGStopMode(); /* 使能停机模式下，LPUART工程可以继续调试 */ __HAL_RCC_WAKEUPSTOP_CLK_CONFIG(RCC_STOP_WAKEUPCLOCK_HSI); /* 从停机模式唤醒后使用HSI时钟 */ __HAL_RCC_LPUART1_CLKAM_ENABLE(); /* 激活LPUART的自主模式，即停机状态下可以继续接收消息 */ __HAL_UART_ENABLE_IT(&UartHandle, UART_IT_WUF);/* 使能唤醒中断 */ bsp_StartAutoTimer(0, 100); /* 启动1个100ms的自动重装的定时器 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 这个函数在bsp.c文件。用户可以修改这个函数实现CPU休眠和喂狗 */ /* 判断定时器超时时间 */ if (bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔100ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } /* 按键滤波和检测由后台systick中断服务程序实现，我们只需要调用bsp_GetKey读取键值即可。 */ ucKeyCode = bsp_GetKey(); /* 读取键值, 无键按下时返回 KEY_NONE = 0 */ if (ucKeyCode != KEY_NONE) { switch (ucKeyCode) { case KEY_DOWN_K1: /* K1键按下，进入停机模式，低功耗串口接收任意字节数据可以唤醒 */ /* 使能LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_EnableStopMode(&UartHandle); /* 确保LPUART没有在通信中 */ while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET){} while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET){} /* 接收到数据唤醒，即RXNE标志置位 */ WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_READDATA_NONEMPTY; if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(&UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } /* 进入停机模式 */ HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); /* 退出停机模式要重新配置HSE和PLL*/ SystemClock_Config(); /* 关闭LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_DisableStopMode(&UartHandle); lpcomGetChar(LPCOM1, &ucReceive); printf("低功耗串口接收到数据 %x 后唤醒rn", ucReceive); break; case KEY_DOWN_K2: /* K2键按下，进入停机模式，低功耗串口检测到起始位可以唤醒 */ /* 使能LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_EnableStopMode(&UartHandle); /* 确保LPUART没有在通信中 */ while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET){} while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET){} /* 接收起始位唤醒 */ WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_STARTBIT; if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(&UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } /* 进入停机模式 */ HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); /* 退出停机模式要重新配置HSE和PLL*/ SystemClock_Config(); /* 关闭LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_DisableStopMode(&UartHandle); lpcomGetChar(LPCOM1, &ucReceive); printf("低功耗串口检测到起始位（数据） %x 后唤醒rn", ucReceive); break; case KEY_DOWN_K3: /* K3键按下，进入停机模式，低功耗串口检测到地址0x99可以唤醒 */ /* 使能LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_EnableStopMode(&UartHandle); /* 确保LPUART没有在通信中 */ while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_BUSY) == SET){} while(__HAL_UART_GET_FLAG(&UartHandle, USART_ISR_REACK) == RESET){} /* 接收地址0x99（发送的数据MSB位要为1），可以唤醒 */ WakeUpSelection.WakeUpEvent = UART_WAKEUP_ON_ADDRESS; WakeUpSelection.AddressLength = UART_ADDRESS_DETECT_7B; WakeUpSelection.Address = 0x19; if (HAL_UARTEx_StopModeWakeUpSourceConfig(&UartHandle, WakeUpSelection)!= HAL_OK) { Error_Handler(__FILE__, __LINE__); } CLEAR_BIT(LPUART1->CR1, USART_CR1_RXNEIE); /* 关闭串口接收中断 */ /* 进入停机模式 */ HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI); /* 退出停机模式要重新配置HSE和PLL*/ SystemClock_Config(); SET_BIT(LPUART1->CR1, USART_CR1_RXNEIE); /* 使能串口接收中断 */ /* 关闭LPUART的停机唤醒 */ HAL_UARTEx_DisableStopMode(&UartHandle); break; default: /* 其它的键值不处理 */ break; } } } }
66.9 总结
本章节就为大家讲解这么多， 重点是低功耗串口的三种唤醒方式。
