當(dāng)前位置：首頁 > 嵌入式培訓(xùn) > 嵌入式學(xué)習(xí) > 講師博文 > STM32F030 Nucleo-開發(fā)調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)USART的重要性
STM32F030 Nucleo-開發(fā)調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)USART的重要性
時(shí)間：2018-08-16 來源：未知
先聲明一點(diǎn)，我自己不是高手，也不是大神，只是積累了一點(diǎn)點(diǎn)，想分享一下罷了！
還記得那會我在初學(xué)51單片機(jī)時(shí)，當(dāng)?shù)弥狿89V51系列單片機(jī)支持在線仿真、跟蹤代碼時(shí)，那是一個(gè)興奮啊，無論如何都要弄一個(gè)來玩玩，進(jìn)行代碼跟蹤！
當(dāng)在開始接觸和學(xué)習(xí)STM32是，那時(shí)候知道了J-Link的存在，它出了燒錄，也能代碼跟蹤，單步執(zhí)行。后有知道了St-Link的存在，它針對意法半導(dǎo)體的MCU作調(diào)試和燒錄!當(dāng)然了，還有ST-Link和J-Link的各種針對于STM32的兼容用法。但知道當(dāng)我開始使用別人的代碼進(jìn)行開發(fā)的時(shí)候，無可想象，使用J-link或者ST-Link進(jìn)行在線仿真調(diào)試(代碼跟蹤)顯得矯情了!
對于底層的硬件驅(qū)動調(diào)試來說，使用J-link或者ST-Link進(jìn)行代碼跟蹤效果是比較可觀的，因?yàn)橹灰驗(yàn)槲覀兛梢钥吹郊拇嫫鞯闹颠M(jìn)行邏輯的判斷和配置正確與否的判斷。當(dāng)然，也可以在某些特殊的情況的要求下，進(jìn)行代碼的優(yōu)化，也可以使用。至于其他的情況，自我感覺使用J-Link/ST-Link進(jìn)行代碼跟蹤顯得很矯情了!
通常一個(gè)大的項(xiàng)目或者一個(gè)產(chǎn)品項(xiàng)目中，整一個(gè)軟件程序基本上不可能是同一個(gè)人寫的，可能同事寫的，也有可能是芯片原廠提供的方案，而且各個(gè)程序員的風(fēng)格各異(對于對編程風(fēng)格有要求的公司，情況可能會好一點(diǎn)，總之有些程序員的程序風(fēng)格可以叫做慘不忍睹，總之，在調(diào)試程序一天，你就會罵他娘一天，直到罵到公司不再使用這個(gè)方案或者你辭職，也不知道這類程序員是咋想的，為毛原意讓人家罵他娘，他都不愿意修正或者學(xué)習(xí)一下風(fēng)格)，除了這些還有這項(xiàng)技術(shù)的難度、算法的復(fù)雜程度等等，所以通常會將軟件進(jìn)行分層，底層就是啟動之后硬件驅(qū)動了，然后就是與硬件無關(guān)的功能代碼了(當(dāng)然，我只是隨便舉個(gè)例子，比如Linux、Android這些程序就分成了好幾層，而且非常復(fù)雜)，還有就是，有些技術(shù)是原廠或者方案公司不方便外漏的技術(shù)，所以他們所提供的二次開發(fā)包SDK通常關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)封裝成庫，那么使用J-Link/ST-Link來調(diào)試跟蹤代碼已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)了，因?yàn)樵谝粋�(gè)項(xiàng)目中我們不可能了解到全部的代碼，也不可能去看全部的代碼，只因?yàn)闆]有時(shí)間。通�？赡芪覀冎恍枰雷约贺�(fù)責(zé)的這部分的邏輯流程和進(jìn)入接口和向外輸出接口即可，也就是說，我們自己只能在小小的空間里面做事，萬萬不能越界。這時(shí)候，UART/USART同步/異步串行口通信將起到了巨大的作用。很簡單，只需在其接口Tx和Rx與PC機(jī)建立串口通信，使用串口調(diào)試助手與其通信(打印或者輸入標(biāo)志到MCU)，即可通過串口調(diào)試助手的打印現(xiàn)象來進(jìn)行代碼的跟蹤。說白了，就是在我們代碼的某處(需要的地方)將某些標(biāo)志或者數(shù)據(jù)打印出來，既可以輕易的對代碼進(jìn)行跟蹤。就可以知道代碼的執(zhí)行邏輯和步驟。我現(xiàn)在這可比J-Link/ST-Link簡單多了。
所以，基于這樣的一個(gè)思想，每當(dāng)我進(jìn)行新的硬件代碼調(diào)試時(shí)(不管是自己寫驅(qū)動還是使用SDK包)，只要硬件支持UART/USART，第一件事就是點(diǎn)燈(能夠控制GPIO口)和調(diào)通UART/USART(以便進(jìn)行代碼的調(diào)試)，這兩點(diǎn)自我覺得是非常重要的。
到這里，基本上經(jīng)驗(yàn)之談已經(jīng)結(jié)束，下面就記錄一下STM32F030 Nucleo板卡的學(xué)習(xí) 。
首先，有必要搞清楚幾點(diǎn)：
(1)UART和USART之間的區(qū)別：
UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，通用異步收發(fā)器，[Bus Signal] Tx , Rx
51單片機(jī)上面的就是這個(gè)了，ARM架構(gòu)的MCU/CPU部分也還支持。
USART：Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter，通用同步異步收發(fā)器，[Bus Signal]Tx , Rx , CK
從名字上，就可以看出了，USART比UART高大上多了，只是在UART之上增強(qiáng)了通信協(xié)議。
USART支持同步模式，因此USART需要同步信號USART_CK(仔細(xì)的觀察STM32單片機(jī)，就可以發(fā)現(xiàn)這樣的引腳)，通常同步信號通信相對而言是比較少用的，所以通常的調(diào)試中，UART和USART的使用方式是一樣的，都使用異步模式。
(2)STM32 USART通信的各種模式：
不用多說，我相信看到這個(gè)表就一目了然了!
當(dāng)然，通過MAX485或者RS485等芯片，UART/USART接口可以作為458通信接口。
那么現(xiàn)在就要把牛客板卡的USART1調(diào)通，與PC機(jī)進(jìn)行串口通信，
(1)找到使用的USART1引腳。
查看Datasheet，得知如下圖：
STM32F030 USATU1的復(fù)用第一功能引腳就如上了，其中有GPIOA8作為USART1_CK，同步模式時(shí)作為USART同步通信的同步時(shí)鐘引腳;GPIOA9腳為USART1通信時(shí)的發(fā)送引腳;GPIOA10腳作為USART1通信時(shí)的接收引腳;GPIOA11和GPIOA12引腳作為USART1通信當(dāng)使用硬件流控時(shí)，作為流控控制引腳。然而，在這里咱不玩什么同步模式，也不玩流控，所以只需要配置GPIOA9和GPIOA10引腳即可。
(2)找到�？桶蹇ǖ腢SART1的引腳位置。
查看�？桶蹇ǖ挠脩羰謨浴禨TM32 Nucleo-64 boards》，找到下圖：
(3)在庫中找到USART相關(guān)的接口。
先確定要調(diào)試功能：
打開GPIO時(shí)鐘和USART1時(shí)鐘，選擇時(shí)鐘源，配置復(fù)用IO模式：
void RCC_AHBPeriphClockCmd(uint32_t RCC_AHBPeriph, FunctionalState NewState); //GPIO時(shí)鐘使能函數(shù)
void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState); //USART1時(shí)鐘使能函數(shù)
void RCC_USARTCLKConfig(uint32_t RCC_USARTCLK);//USART1時(shí)鐘源選擇函數(shù)
void GPIO_PinAFConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource, uint8_t GPIO_AF);//IO口復(fù)用配置函數(shù)。
配置GPIO口：
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
USART初始化并啟動USART通信：
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);//USART初始化函數(shù)
void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//USART使能函數(shù)
void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint32_t USART_FLAG);//USART清標(biāo)志函數(shù)
配置中斷：
對于USART的接收功能來說，可以使用兩種方式，分別是循環(huán)檢測接收方式和中斷方式接收數(shù)據(jù)，前一種方式會阻塞占用MCU，導(dǎo)致效率低下，而中斷方式接收數(shù)據(jù)則不會阻塞，所以這里使用中斷方式接收數(shù)據(jù)。
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint32_t USART_IT, FunctionalState NewState);//USART中斷使能函數(shù)
void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);//嵌套向量中斷控制器初始化配置函數(shù)
接收和發(fā)送數(shù)據(jù)：
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint32_t USART_FLAG);//獲取USART狀態(tài)標(biāo)識函數(shù)
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);//USART讀取數(shù)據(jù)函數(shù)
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);//USART發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)
那么這么多函數(shù)是從哪里找的呢??答案是，在keil上搜索得到的，所以這種開發(fā)的方式就是，當(dāng)調(diào)試某個(gè)功能時(shí)，找到與之相關(guān)的文件比如：stm32f0xx_usart.c和stm32f0xx_usart.h文件，其由于GPIO相關(guān)，又去找stm32f0xx_gpio.c和stm32f0xx_gpio.h文件，其時(shí)鐘還與RCC相關(guān)，就去找stm32f0xx_rcc.c和stm32f0xx_rcc.h文件，又還與NVIC相關(guān)，所以又去找stm32f0xx_misc.c和stm32f0xx_misc.h文件。總之就是一句話，它需要什么就給它什么。
還有個(gè)問題就是，你咋知道先配置什么，再配置什么的???答案是：其實(shí)我也不知道，是參考手冊或者編程手冊告訴我的，比如下圖：
圖已經(jīng)告訴咱數(shù)據(jù)是怎么傳輸?shù)牧�，�?yīng)該配置啥寄存器等等，那咱不就是知道怎么配置了么》??就是這樣的。
(4)配上COMS電平轉(zhuǎn)TTL電平的模塊，比如MAX232，MAX3232，RS232，PL2303等。與PC機(jī)連接通信。
我用的就是上圖這種模塊了，連接是：
MCU_Tx---------模塊Rx
MCU_Rx---------模塊Tx
然后就與PC機(jī)連接，再連上串口調(diào)試助手。
OK!到這里就還有一點(diǎn)要講的了!那就是波特率，其實(shí)就是單片機(jī)或計(jì)算機(jī)串口通信時(shí)的速率。其實(shí)在手冊當(dāng)中也給咱講的一清二楚了，
人家講的很清楚，還給咱舉了例子，如何計(jì)算，如何配置。其實(shí)如上圖的計(jì)算過程只是對于玩操作寄存器的人才需要考慮的計(jì)算，如果直接用庫函數(shù)開發(fā)，直接指定波特率就好了。
還有就是，普通的通信應(yīng)該配置成什么呢???三個(gè)字“8N1，無奇偶”，啥意思呢??8個(gè)數(shù)據(jù)為，無流控，1個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)，就是這么簡單。
且看庫的配置結(jié)構(gòu)體：
指定波特率，設(shè)置數(shù)據(jù)位長度8位，1個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)，輸入和輸出模式，無流控。如下圖：
具體初始化如下：
USART初始化：
NVIC初始化：
初始化就如上了。
那么，咱要發(fā)送數(shù)據(jù)哇!所以，咋就寫寫：
發(fā)送一個(gè)字節(jié)：
發(fā)送字符串：
發(fā)送十進(jìn)制數(shù)據(jù)：
OK!發(fā)送的就是這樣，沒什么好解釋的!哈哈!
但是，如果用來進(jìn)行調(diào)試的話，以上方法好像不太給力哦，為毛呢??比如所咱想發(fā)送字符串和數(shù)據(jù)混雜呢》》按照上面的方法，那可得寫好幾句打印函數(shù)呢!嘿嘿!那咱就把ANSI標(biāo)準(zhǔn)C的printf移植過來用吧!腫么玩呢??其實(shí)，兩步就好：
(1)包含頭文件#include
(2)如下圖：
這幾個(gè)意思呢??而且，明眼人一看就能看見，在咱的工程中，壓根就沒有調(diào)用int fputc(int ch, FILE *f)這個(gè)函數(shù)，只是寫在那里了而已，哈哈!其實(shí)呢，int fputc(int ch, FILE *f)函數(shù)是printf函數(shù)開放的一個(gè)從硬件讀取數(shù)據(jù)的接口，那么在哪里調(diào)用呢??肯定在C標(biāo)志庫調(diào)用啦!只是咱看不到罷了。所以，不用管它，寫上就好!哈哈!
這樣，咱就能在工程中直接使用printf函數(shù)了，至于怎么使用，不會的話，自己好好的去學(xué)習(xí)C吧。
發(fā)送數(shù)據(jù)講完了，咱就說說接收數(shù)據(jù)了，我在這里就簡單的表示一下，具體的還要看實(shí)際應(yīng)用的需要修改。
首先咱得找到stm32f0xx_it.c文件，然后再文件中任意位置寫函數(shù)
void USART1_IRQHandler(void)
{
}
那么這個(gè)函數(shù)名從哪來的呢??又是干啥的呢??
還記得前面提到的在啟動文件建立的中斷向量表嗎?打開startup_stm32f030.s文件，中斷向量表如下：
沒錯(cuò)，當(dāng)發(fā)生中斷時(shí)，MCU會：
(1)將現(xiàn)有數(shù)據(jù)保存在相應(yīng)寄存器中，即保存現(xiàn)場
(2)跳轉(zhuǎn)到中斷向量表中查詢發(fā)生中斷的外設(shè)，并找到中斷入口地址
(3)執(zhí)行中斷功能
(4)跳出中斷，從相應(yīng)寄存器中讀取數(shù)據(jù)，即恢復(fù)現(xiàn)場
中斷的過程就是上面這幾個(gè)了，那么void USART1_IRQHandler(void)函數(shù)就是USART1的中斷入口地址了，就是這么簡單。再多說一點(diǎn)就是，有些人說，看見別人在函數(shù)的任意位置填寫任意的函數(shù)，他就直接成了中斷函數(shù)了，為毛這里要有ST規(guī)定了名字啊???其實(shí)我想說，只要你開心，想怎么樣都可以;首先，void USART1_IRQHandler(void)函數(shù)可以存在于工程中的任意C文件，再就是，如果想自己命名，那就修改一下中斷向量表的名字為你想要的名字即可，只要你開心。
OK!實(shí)現(xiàn)就如下圖了：
上圖首先檢測USART1讀標(biāo)志，然后讀取數(shù)據(jù)，再然后將其打印出來個(gè)咱看，數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功。然后情況標(biāo)志位。在這里只是驗(yàn)證通信的成功。
所以當(dāng)我們從串口調(diào)試助手發(fā)送數(shù)據(jù)后，發(fā)送的數(shù)據(jù)有會在串口調(diào)試助手上面打印出來，有點(diǎn)像回顯。哈哈!就是這么簡單了!
具體的主程序調(diào)用如下：
很簡單!一直在輸出!哈哈!OK了!
這些只是個(gè)人調(diào)試和理解，如若有誤，請諒解!也可以聯(lián)系我QQ641251565讓我也學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)。
