基于MM32F013x上實(shí)現(xiàn)UART極性取反的方案設(shè)計(jì)

本文是針對在MM32F013x上實(shí)現(xiàn)UART極性取反的功能應(yīng)用。

在嵌入式領(lǐng)域，通常默認(rèn)串口的電平是高電平為邏輯1，低電平為邏輯0，而在MM32的UART特性中是可以將高電平設(shè)置為邏輯0，低電平設(shè)置為邏輯1的，UART極性取反雖然不常用，但還是在特殊情況下是需要這個(gè)功能，比如硬件設(shè)計(jì)已經(jīng)導(dǎo)致必須使用極性取反，否則電路就要改板或者增加反相電路。例如下圖的UART隔離電路就需要UART發(fā)送極性取反功能。

圖1 UART隔離電路

01、UART極性取反簡介

UART極性取反下的電平與正常模式下的電平是相反的，正常情況下，UART空閑時(shí)電平是高，起始位是空閑狀態(tài)下變成低電平，bit為1時(shí)電平也高。在UART極性取反狀態(tài)下，空閑電平是低電平，起始位是高，bit為1時(shí)電平是低。

在數(shù)據(jù)接收發(fā)送寄存器中，數(shù)據(jù)也是可以反轉(zhuǎn)的，原來的0變?yōu)?，原來的1變?yōu)?，這和電平極性反轉(zhuǎn)是類似。需要特別注意的是，在極性反轉(zhuǎn)的時(shí)候，起始位和結(jié)束位也都反轉(zhuǎn)了，所有的信號電平都反轉(zhuǎn)；而在數(shù)據(jù)寄存器中只反轉(zhuǎn)了數(shù)據(jù)位，其中也包含了校驗(yàn)位，沒有反轉(zhuǎn)信號的起始位和結(jié)束位的極性。

圖2 UART極性取反波形

上圖是用邏輯分析儀抓取的UART極性取反的邏輯波形。紅色字體：“IDLE”部分是空閑狀態(tài)，“START”是起始位，后面“0~7”是數(shù)據(jù)的bit0~bit7，“STOP” 是停止位，“IDLE”是空閑（注意，邏輯分析儀設(shè)置反向，不然只能抓到波形，無法解析出數(shù)據(jù)）。

圖3 UART極性取反控制位

UART->GCR寄存器描述

設(shè)置寄存器 TX_TOG位來使能UART發(fā)送極性取反功能。

如果UART接收極性也需要取反，則設(shè)置RX_TOG位來使能UART接收極性取反功能。

除了設(shè)置上述2個(gè)位外，其他部分的設(shè)置跟普通模式一模一樣。

02、初始化UART1

從官網(wǎng)上下載MM32F013x例程，里面有UART普通模式的配置，主要是增加了UART->GCR的TX_TOG和RX_TOG位設(shè)置，如下：

void uart_nvic_init(u32 bound)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    UART_InitTypeDef UART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_UART1, ENABLE);
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_1);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_1);

    //UART1 NVIC
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = UART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPriority = 3;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    //Baud rate
    UART_StructInit(&UART_InitStructure);
    UART_InitStructure.BaudRate = bound;
    //The word length is in 8-bit data format.
    UART_InitStructure.WordLength = UART_WordLength_8b;
    UART_InitStructure.StopBits = UART_StopBits_1;
    //No even check bit.
    UART_InitStructure.Parity = UART_Parity_No;
    //No hardware data flow control.
    UART_InitStructure.HWFlowControl = UART_HWFlowControl_None;
    UART_InitStructure.Mode = UART_Mode_Rx | UART_Mode_Tx;

    UART_Init(UART1, &UART_InitStructure);

    UART_ITConfig(UART1,UART_IT_RXIEN,ENABLE);

    UART1->GCR |= UART_GCR_TXTOG; //發(fā)送取反位
    UART1->GCR |= UART_GCR_RXTOG; //接收取反位

    UART_Cmd(UART1, ENABLE);

    //UART1_TX   GPIOA.9
    GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    //UART1_RX    GPIOA.10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

03、功能測試

UART極性取反測試可以自發(fā)自收，需要將PA9和PA10短接，需要注意的是收發(fā)都需要配置成極性取反功能。在main函數(shù)所在.c文件里面，定義一個(gè)u8型全局變量UART_SendValue，UART_SendValue每隔500ms自加1，然后通過UART發(fā)送出去，依次循環(huán)。

u8 UART_SendValue = 0;
s32 main(void)
{
    DELAY_Init();
    LED_Init();
    uart_nvic_init(9600);
    while(1) {        
                 UartSendByte(++UART_SendValue);
                 DELAY_Ms(500);
             }
} 

在UART的中斷服務(wù)函數(shù)里面，將接收到的數(shù)據(jù)存放在printBuf，這樣可以在仿真界面下的watch窗口觀看printBuf的值是否每隔500ms增加一次并且和UART_SendValue的值一致。

void UART1_IRQHandler(void)
{
    if (UART_GetITStatus(UART1, UART_ISR_RX) != RESET) 
    {
         UART_ClearITPendingBit(UART1, UART_ISR_RX);
        printBuf = UART_ReceiveData(UART1);
    }
}

下圖仿真界面下可以看到printBuf和UART_SendValue的值是一致的。

圖4 UART仿真watch窗口數(shù)據(jù)對比

下圖邏輯分析儀抓取的邏輯波形，可以看到電平和分析到的數(shù)據(jù)都是一致的。

圖5 UART極性0x09取反波形
編輯：hfy