問題及現象(STM32F103系列:http://www.y-ec.com/cpcp/class/?32.html)
使用USART_SendData()函數非連續發送單個字符是沒有問題的;當連續發送字符時(兩個字符間沒有延時),就會發現發送緩沖區有溢出現象。若發送的數據量很小時,此時串口發送的只是最后一個字符,當發送數據量大時,就會導致發送的數據莫名其妙的丟失。
如:
for(TxCounter = 0;TxCounter < RxCounter; TxCounter++)
USART_SendData(USART1, RxBuffer[TxCounter]);
原因
此API函數不完善,函數體內部沒有一個判斷一個字符是否發送完畢的語句,而是把數據直接放入發送緩沖區,當連續發送數據時,由於發送移位寄存器的速度限制(與通信波特率有關),導致發送緩沖區的數據溢出,老的數據還未及時發送出去,新的數據又把發送緩沖區的老數據覆蓋了。
解決方法(目前總結的兩種方案)
方案1. 加入延時函數(下下策),不需要修改USART_SendData()函數
for(TxCounter = 0;TxCounter < RxCounter; TxCounter++)
{
USART_SendData(USART1, RxBuffer[TxCounter]);
DelayMS(2); //加入一個小的延時
}
方案2. 修改USART_SendData()函數,在其內部加入發送緩沖區的USART_FLAG_TXE狀態檢測語句,確保一個字符完全發送出去,才進行下一個字符的發送。
實現方法:每發送一個字符都檢測狀態寄存器,確保數據已經發送完畢。具體操作步驟如下所示。
修改前的函數定義體
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, u16 Data)
{
assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));
assert_param(IS_USART_DATA(Data));
USARTx->DR = (Data & (u16)0x01FF);
}
修改后的函數定義體
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, u16 Data)
{
assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));
assert_param(IS_USART_DATA(Data));
USARTx->DR = (Data & (u16)0x01FF);
while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET){} //等待發送緩沖區空才能發送下一個字符
}
方案3. 不修改原來的庫函數,在每一個字符發送后檢測狀態位。
USART_SendData(USART1, RxBuffer[TxCounter]);
while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET){} //等待發送緩沖區空才能發送下一個字符
ST這么做的原因是:使用發送中斷功能。
STM32(Cortex-M3)中的優先級概念
STM32(Cortex-M3)中有兩個優先級的概念——搶占式優先級和響應優先級,有人把響應優先級稱作'亞優先級'或'副優先級',每個中斷源都需要被指定這兩種優先級。
具有高搶占式優先級的中斷可以在具有低搶占式優先級的中斷處理過程中被響應,即中斷嵌套,或者說高搶占式優先級的中斷可以嵌套低搶占式優先級的中斷。
當兩個中斷源的搶占式優先級相同時,這兩個中斷將沒有嵌套關系,當一個中斷到來后,如果正在處理另一個中斷,這個后到來的中斷就要等到前一個中斷處理完之后才能被處理。如果這兩個中斷同時到達,則中斷控制器根據他們的響應優先級高低來決定先處理哪一個;如果他們的搶占式優先級和響應優先級都相等,則根據他們在中斷表中的排位順序決定先處理哪一個。
既然每個中斷源都需要被指定這兩種優先級,就需要有相應的寄存器位記錄每個中斷的優先級;在Cortex-M3中定義了8個比特位用於設置中斷源的優先級,這8個比特位可以有8種分配方式,如下:
所有8位用於指定響應優先級
最高1位用於指定搶占式優先級,最低7位用於指定響應優先級
最高2位用於指定搶占式優先級,最低6位用於指定響應優先級
最高3位用於指定搶占式優先級,最低5位用於指定響應優先級
最高4位用於指定搶占式優先級,最低4位用於指定響應優先級
最高5位用於指定搶占式優先級,最低3位用於指定響應優先級
最高6位用於指定搶占式優先級,最低2位用於指定響應優先級
最高7位用於指定搶占式優先級,最低1位用於指定響應優先級
這就是優先級分組的概念。--------------------------------------------------------------------------------
Cortex-M3允許具有較少中斷源時使用較少的寄存器位指定中斷源的優先級,因此STM32把指定中斷優先級的寄存器位減少到4位,這4個寄存器位的分組方式如下:
第0組:所有4位用於指定響應優先級
第1組:最高1位用於指定搶占式優先級,最低3位用於指定響應優先級
第2組:最高2位用於指定搶占式優先級,最低2位用於指定響應優先級
第3組:最高3位用於指定搶占式優先級,最低1位用於指定響應優先級
第4組:所有4位用於指定搶占式優先級
可以通過調用STM32的固件庫中的函數NVIC_PriorityGroupConfig()選擇使用哪種優先級分組方式,這個函數的參數有下列5種:
NVIC_PriorityGroup_0 => 選擇第0組
NVIC_PriorityGroup_1 => 選擇第1組
NVIC_PriorityGroup_2 => 選擇第2組
NVIC_PriorityGroup_3 => 選擇第3組
NVIC_PriorityGroup_4 => 選擇第4組
接下來就是指定中斷源的優先級,下面以一個簡單的例子說明如何指定中斷源的搶占式優先級和響應優先級:
// 選擇使用優先級分組第1組
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
// 使能EXTI0中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 指定搶占式優先級別1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; // 指定響應優先級別0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
// 使能EXTI9_5中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQChannel;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; // 指定搶占式優先級別0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 指定響應優先級別1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
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要注意的幾點是:(STM32F101系列:http://www.y-ec.com/cpcp/class/?31.html)
1)如果指定的搶占式優先級別或響應優先級別超出了選定的優先級分組所限定的范圍,將可能得到意想不到的結果;
2)搶占式優先級別相同的中斷源之間沒有嵌套關系;
3)如果某個中斷源被指定為某個搶占式優先級別,又沒有其它中斷源處於同一個搶占式優先級別,則可以為這個中斷源指定任意有效的響應優先級別。
通信方式
通信方式多種多樣,可以從不同的角度划分,按照數據流的組織方式分為並行通信和串行通信;按照傳輸信號頻率范圍分為基帶傳輸和寬帶傳輸;按照信息同時傳輸的方向分為單工通信、半雙工和全雙工通信三種;按照通信兩端通信的同步方式分為異步通信和同步通信
4.2.1 同步和異步通信
所謂同步是指接收端要按照發送端所發送的每個數據的起止時間和重復頻率來接收數據,既收發雙方在時間上必須一致.數據傳輸的同步方式有異步傳輸與同步傳輸兩種。
同步和異步通信區分重點:是否要解決時鍾合拍問題
1、異步通信
異步傳輸是以字符為單位的數據傳輸,每個字符都要附加1位起始位和l位停止位以標記一個字符的開始和結束。此外,還要附加1位寄偶校驗位,可以選擇奇校驗或偶校驗方式對該字符實施簡單的差錯控制。一個字符占用5~8位,具體取決於數據所采用的字符集。例如,電報碼字符為5位、ASCll碼字符為7位、漢字碼則為8位。起始位和停止位結合起來,便可實現字符的同步。
發送端與接收端除了采用相同的數據格式(字符的位數、停止位的位數、有無核驗位及校驗方式等)外,還必須采用相同的傳輸速率。典型的速率有: 1200、2400、4800、9600和19200 b/s等。
異步傳輸又稱為起止式異步通信方式。其優點是簡單、可靠,常用於面向字符的、低速的異步通信場合。例如,主計算機與終端之間的交互式通信通常采用這種方式。
2、同步通信
同步傳輸是以數據塊為單位的數據傳輸。每個數據塊的頭部和尾部都要附加一個特殊的字符或比特序列,標記一個數據塊的開始和結束,一般還要附加一個校驗序列(如16位或32位CRC校驗碼),以便對數據塊進行差錯控制。根據同步通信規程,同步傳輸又分為面向字符的同步傳輸和面向位流的同步傳輸。
4.2.2 基帶傳輸與頻帶傳輸
基帶傳輸:基帶傳輸是指在線路上直接傳輸基帶信號或略加整形后進行的傳輸。基帶是原始信號所占用的基本頻帶,當終端把數字,信息轉換為適合於傳送的電信號時,這個電信號所固有的頻帶即為基帶使用單路數字信號,信號可雙向傳輸。數字信號的基帶傳輸就是以原來的“0”和“1”的形式直接用數字信號在信道上傳輸。這是一種最簡單的傳輸方式,一般在微機通信中采用。
頻帶傳輸:當進行遠距離通信時,往往將數字數據轉換成模擬信號后傳輸,在接收端再進行信號的恢復,當調制成頻率信號的頻率范圍在音頻范圍(200Hz—3.4 kHz)內時,這種傳輸方式稱為頻帶傳輸。其頻率范圍比音頻范圍寬時,則稱之為寬帶傳輸。
4.2.3 單工與雙工通信
一個通信系統至少應含有三部分:發送設備、傳輸介質、接收設備。其中發送設備用於產生數據,並通過傳輸介質將數據傳送給接收設備,以完成兩點之間的數據傳送。按照數據傳輸方向及其時間關系可分為:
l 單工(傳呼機、有線電視)
l 半雙工(對講機)
l 雙工通信(電話)
(一) 單工通信
在單工通信中,發送設備和接收設備之間只有一個傳輸通道,數據單方向的從發送端到接收端,傳輸通道的方向不能改變。計算機和輸出設備之間的通信大多采用單工通信方式。例如,計算機與打印機、計算機與顯示器等。該方式的特點是設備簡單、造價低,但傳輸效率也低。
圖4.2.3-1 單工通信
(二) 全雙工通信
在全雙工通信中,兩個設備之間有兩個傳輸通道,並且可同時雙向傳送數據。相當於兩個相反方向的單工通信的組合。該方式傳輸效率高,控制簡單,但造價高,同時要求傳輸通道有足夠的帶寬給予充分的支持。
(三)半雙工通信
在半雙工通信中,兩個設備之間有兩個傳輸通道,可以輪流雙方向地傳送,但不能同時進行。即在某一時刻只能沿着一個方向傳輸數據。該方式要求每一端都具有發送設備、接收設備及改變數據傳輸方向的控制器。此方式適用於對話式終端之間或者用在傳輸通道沒有足夠的帶寬支持雙向通道的場合。由於該方式在通信中要不斷的改變傳輸通道的方向,因此控制復雜,傳輸效率極低。(STM32F105系列:http://www.y-ec.com/cpcp/class/?33.html)