MM32SPIN0230的USART簡介和特性描述

1MM32SPIN0230的USART簡介

MM32SPIN0230通用同步/異步收發(fā)器（USART）可以靈活地與外部設(shè)備進行全雙工數(shù)據(jù)交換。通過內(nèi)置波特率（包含整數(shù)及小數(shù)設(shè)定）發(fā)生器， USART 可以支持寬范圍的波特率。

USART 支持異步模式（UART）、同步模式。其中 UART 支持單線半雙工通信， UART 和同步模式支持調(diào)制解調(diào)器（CTS/RTS）操作。

2MM32SPIN0230的USART功能框圖

USART 的功能框圖如下圖1所示，由寄存器相關(guān)的控制單元、收發(fā)數(shù)據(jù)控制器、時鐘控制器、硬件流控制單元以及引腳控制邏輯單元組成。

圖1 MM32SPIN0230 USART功能框圖

3USART的同步模式

通過配置，USART_CR1.SAS 位為‘1’來使能同步模式（時鐘引腳功能將同時有效）。

在同步模式下， USART_CR3.HDSEL 位應配置為‘0’。

同步模式支持主模式和從模式：主模式時使用內(nèi)部波特率生成器生成的時鐘，同時輸出時鐘；從模式時由 SCLK 引腳輸入時鐘。USART 在同步模式下，能與 SPI 實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信（此時，用戶應配置 SPI 與USART 的時鐘極性、時鐘相位為一致）。

4USART的時鐘

USART的時鐘掛載在APB1總線上，由APB1總線提供工作時鐘，以配置 USART_CR2.CLKEN 位為‘1’來使能時鐘引腳功能， 同時根據(jù) USART_CR3.CKINE 位配置來選擇使用內(nèi)部波特率時鐘或從 SCLK 引腳輸入時鐘，以進行數(shù)據(jù)通信。

當選擇內(nèi)部波特率時鐘時，可通過 SCLK 引腳輸出同步時鐘。

1 幀數(shù)據(jù)的收發(fā)包含 8 個時鐘脈沖。

當 RE 和 TE 都為‘0’， 時鐘輸出會停止， 并固定在 USART_CR2.CPOL 配置的電平。

通過配置 USART_CR2.CPOL 位選擇時鐘極性。

通過配置 USART_CR2.CPHA 位選擇外部時鐘相位。

5USART時鐘同步功能

SCLK 引腳作為發(fā)送器的時鐘輸出時，僅在數(shù)據(jù)段輸出時鐘，一幀數(shù)據(jù)輸出 8 個時鐘脈沖，最后一位發(fā)送完后，通信線保持最后一位的值，時鐘輸出固定在高電平或低電平（由 CPOL 位決定）。

USART 接收器在同步模式下的工作方式與異步模式下不同。如果 RE=1，則數(shù)據(jù)在 SCLK 變化邊沿上采樣（上升或下降沿，取決于 CPOL 和 CPHA 位配置情況），而不會進行任何過采樣。此時必須確保足夠的建立時間和保持時間，以符合時序要求（類同于 SPI 協(xié)議）。

內(nèi)部時鐘源時，內(nèi)部波特率生成器生成的波特率計算公式為：

其中通信波特率的單為 MBps；PCLK 為內(nèi)部時鐘源的頻率；MFD 為 波特率寄存器 USART_BRR 中整數(shù)分頻（注意， 在同步模式下應配置 MFD ≥ 2， 且小數(shù)分頻 FFD 無效， 用戶應配置 FFD[3：0] 位為4’h0）。

使用內(nèi)部時鐘源且 MFD=2 時，同步模式的最高波特率為 PCLK/8（MBps）。

外部時鐘源時，要求外部輸入時鐘的最大頻率為 PCLK/8（ MHz），此時最高波特率也為 PCLK/8（MBps）。

6USART的特性描述

如下圖2所示為USART的數(shù)據(jù)幀類型示意圖，當USART用作同步通信時，可通過配置同步時鐘引腳即USART_SCK引腳的時鐘極性和時鐘相位實現(xiàn)SPI功能的通信。此時沒有起始位，校驗位以及停止位功能，僅支持8位。通過配置時鐘極性CPOL和時鐘相位CPHA可以實現(xiàn)基于USART的SPI通信的工作模式0-3。

圖2 MM32SPIN0230 USART數(shù)據(jù)幀類型示意圖

7USART同步模式實現(xiàn)SPI通信的配置步驟

MM32SPIN0230有一路USART1，USART1同步模式實現(xiàn)SPI通信的配置步驟如下所示。

使能USART1的時鐘和用作USART1的GPIO時鐘

配置GPIO復用為USART1功能

配置一路普通GPIO為推挽輸出模式用于USART同步通信的CS引腳

配置 USART1_CR1.SAS 位為‘1’來使能同步模式（時鐘引腳功能將同時有效）

配置 USART1_CR1.MLS 位為‘0’或 為‘1’來選擇數(shù)據(jù)格式為LSB或MSB

配置 USART1_CR3.HDSEL位為‘0’來選擇數(shù)據(jù)通信為全雙工模式

配置 USART1_CR2.CPOL位為‘0’ 或 為‘1’設(shè)置時鐘空閑時為低電平或高電平

配置 USART1_CR2.CPHA位為‘0’ 或 為‘1’設(shè)置在時鐘第一個變化沿捕獲數(shù)據(jù)或在時鐘第二個變化沿捕獲數(shù)據(jù)

配置USART1_BRR波特率寄存器小數(shù)分頻FFD[3:0]為0（USART同步模式，波特率小數(shù)分頻無效）

配置USART1同步模式波特率，USART1_BRR波特率寄存器整數(shù)分頻MFD[15:0]，需配置MFD>=2

使能USART1接收和發(fā)送中斷以及NVIC中斷優(yōu)先級（如有使用到USART接收和發(fā)送中斷功能）

使能USART1功能

編寫應用層USART1同步通信模式下數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)以及中斷處理接收和中斷發(fā)送函數(shù)。（如使能了接收和發(fā)送中斷功能）

8USART同步模式實現(xiàn)SPI通信

讀寫W25Q32存儲器

根據(jù)以上配置步驟USART1同步模式實現(xiàn)SPI通信的配置步驟，使用MM32SPIN0230的庫函數(shù)配置USART1為同步模式主機功能實現(xiàn)SPI通信讀寫W25Q32 Flash存儲器，分別配置GPIO PA11復用為USART1_TX功能，PA12復用為USART1_RX功能，PB2復用為USART1_SCLK功能（注：USART1用作同步模式主機功能PA11 USART1_TX當做SPI_MOSI引腳使用，PA12 USART1_RX當做SPI_MISO引腳使用，PB2 USART1_SCLK當做SPI_SCL使用）并配置GPIO PB4為推挽輸出模式當做SPI_CSS引腳使用。

USART1同步通信模式實現(xiàn)SPI通信的初始化代碼如下所示：

#defineSPI_FLASH_CS_H()GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_4,Bit_SET)
#defineSPI_FLASH_CS_L()GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_4,Bit_RESET)
uint16_tDeviceID=0;/*W25Q64DeviceID*/
uint32_tJEDEC_ID=0;/*W25Q64JEDECID*/
voidUSART_Configure(uint32_tBaudrate)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;
NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStruct;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART1,ENABLE);
USART_SyncMasterConfig(USART1,USART_Clock_Idle_Low,USART_Clock_Phase_1Edge,Baudrate);/*USARTInitconfigureSPIMode0*/
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA,ENABLE);
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOB,ENABLE);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_5);/*PA11AFUSART_TXforSPI_MOSIfunction*/
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_5);/*PA12AFUSART_RXforSPI_MISOfunction*/
GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource2,GPIO_AF_6);/*PB2AFUSART_SCLKforSPI_SCLKfunction*/

GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;/*PB4forSPI_CSSfunction*/
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);

SPI_FLASH_CS_H();/*SetPB4forSPI_CSSHighleve*/
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_12;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_High;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPriority=0x01;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}

USART1同步通信模式中斷接收數(shù)據(jù)，代碼如下所示：

voidUSART_Synchronous_RxData_Interrupt(uint8_t*Buffer,uint8_tLength)
{
uint8_ti=0;

for(i=0;i

	

	USART1同步通信模式中斷發(fā)送數(shù)據(jù)，代碼如下所示：

	
voidUSART_Synchronous_TxData_Interrupt(uint8_t*Buffer,uint8_tLength)
{
uint8_ti=0;

for(i=0;i

	

	USART1同步通信模式讀SPI Flash，代碼如下所示：

	
voidSPI_FLASH_RxBuffer(uint8_t*Buffer,uint8_tLength)
{
if(Length)
{
USART_Synchronous_RxData_Interrupt(Buffer,Length);
}
}


	

	USART1同步通信模式寫SPI Flash，代碼如下所示：

	
voidSPI_FLASH_TxBuffer(uint8_t*Buffer,uint8_tLength)
{
if(Length)
{
USART_Synchronous_TxData_Interrupt(Buffer,Length);
}
}


	

	USART1同步通信模式處理中斷接收和發(fā)送命令和讀寫數(shù)據(jù)，即讀寫SPI Flash，代碼如下所示：

	
voidUSART1_IRQHandler(void)
{
uint8_tRxData=0;

if(RESET!=USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE))
{
RxData=USART_ReceiveData(USART1);

if(0==USART_RxStruct.CompleteFlag)
{
USART_RxStruct.Buffer[USART_RxStruct.CurrentCount++]=RxData;
if(USART_RxStruct.CurrentCount==USART_RxStruct.Length)
{
USART_RxStruct.CompleteFlag=1;
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,DISABLE);
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,DISABLE);
}
}
}
if(RESET!=USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_TXE))
{
if(0==USART_TxStruct.CompleteFlag)
{
USART_SendData(USART1,USART_TxStruct.Buffer[USART_TxStruct.CurrentCount++]);
if(USART_TxStruct.CurrentCount==USART_TxStruct.Length)
{
USART_TxStruct.CompleteFlag=1;
}
}
}
}


	

	USART1同步通信模式SPI Flash寫使能，代碼如下所示：

	
voidSPI_FLASH_WriteEnable(void)
{
uint8_tCommand=0x06;

SPI_FLASH_CS_L();
SPI_FLASH_TxBuffer(&Command,0x01);
SPI_FLASH_CS_H();
}


	

	USART1同步通信模式判斷SPI Flash是否處于總線忙轉(zhuǎn)態(tài)，代碼如下所示：
voidSPI_FLASH_WaitBusy(void)
{
uint8_tStatus=0;
uint8_tCommand[2]=
{
0x05,0xFF
};
uint32_tTimeout=0;

do
{
SPI_FLASH_CS_L();
SPI_FLASH_TxBuffer(Command,0x02);
SPI_FLASH_RxBuffer(&Status,0x01);
SPI_FLASH_CS_H();

if(Timeout++>0xFFFF)
{
break;
}
}
while(Status&0x01);
}


	

	USART1同步通信模式讀SPI Flash DeviceID，代碼如下所示：

	
voidSPI_FLASH_ReadDeviceID(void)
{
uint8_tCommand[4]=
{
0x90,0xFF,0xFF,0x00
};
uint8_tBuffer[2];
SPI_FLASH_CS_L();
SPI_FLASH_TxBuffer(Command,0x04);
SPI_FLASH_RxBuffer(Buffer,0x02);
SPI_FLASH_CS_H();
DeviceID=Buffer[0];
DeviceID<<=?8;
????DeviceID??|=?Buffer[1];
}


	

	USART1同步通信模式讀SPI Flash JEDEC ID，代碼如下所示：

	
voidSPI_FLASH_ReadJEDEC_ID(void)
{
uint8_tCommand=0x9F;
uint8_tBuffer[3];

SPI_FLASH_CS_L();
SPI_FLASH_TxBuffer(&Command,0x01);
SPI_FLASH_RxBuffer(Buffer,0x03);
SPI_FLASH_CS_H();
JEDEC_ID=Buffer[0];
JEDEC_ID<<=?8;
????JEDEC_ID??|=?Buffer[1];
????JEDEC_ID?<<=?8;
????JEDEC_ID??|=?Buffer[2];
}


	

	USART1同步通信模式SPI Flash 扇區(qū)擦除，代碼如下所示：

	
voidSPI_FLASH_SectorErase(uint16_tIndex)
{
uint8_tCommand[4]=
{
0x20,0x00,0x00,0x00
};
uint32_tAddress=Index*4*1024;

Command[1]=(uint8_t)((Address>>16)&0x000000FF);
Command[2]=(uint8_t)((Address>>8)&0x000000FF);
Command[3]=(uint8_t)((Address>>0)&0x000000FF);
SPI_FLASH_WriteEnable();
SPI_FLASH_CS_L();
SPI_FLASH_TxBuffer(Command,4);
SPI_FLASH_CS_H();
SPI_FLASH_WaitBusy();
}


	

	USART1同步通信模式快速讀SPI Flash，代碼如下所示：

	
voidSPI_FLASH_FastRead(uint32_tAddress,uint8_t*Buffer,uint32_tLength)
{
uint8_tCommand[5]=
{
0x0B,0x00,0x00,0x00,0xFF
};
Command[1]=(uint8_t)((Address>>16)&0x000000FF);
Command[2]=(uint8_t)((Address>>8)&0x000000FF);
Command[3]=(uint8_t)((Address>>0)&0x000000FF);
SPI_FLASH_CS_L();
SPI_FLASH_TxBuffer(Command,0x05);
SPI_FLASH_RxBuffer(Buffer,Length);
SPI_FLASH_CS_H();
}


	

	USART1同步通信模式頁編程SPI Flash，代碼如下所示：

	
voidSPI_FLASH_PageProgram(uint32_tAddress,uint8_t*Buffer,uint32_tLength)
{
uint8_tCommand[4]=
{
0x02,0x00,0x00,0x00
};
Command[1]=(uint8_t)((Address>>16)&0x000000FF);
Command[2]=(uint8_t)((Address>>8)&0x000000FF);
Command[3]=(uint8_t)((Address>>0)&0x000000FF);
SPI_FLASH_WriteEnable();
SPI_FLASH_CS_L();
SPI_FLASH_TxBuffer(Command,0x04);
SPI_FLASH_TxBuffer(Buffer,Length);
SPI_FLASH_CS_H();
SPI_FLASH_WaitBusy();
}


	

	驗證USART1同步通信模式讀寫W25Q32 SPI Flash，本實例在MDK Keil環(huán)境下編譯驗演示，在main函數(shù)中調(diào)用讀寫W25Q32 SPI Flash的函數(shù)，代碼如下所示：

	
intmain(void)
{
uint8_ti=0;
uint8_tEraseBuffer[100],WriteBuffer[100],ReadBuffer[100];
USART_RxStruct.CompleteFlag=0;
USART_TxStruct.CompleteFlag=1;
USART_Configure(8000000);/*ConfigureUSARTRead/writeSPIFlashbaudrate8M*/
SPI_FLASH_ReadDeviceID();
SPI_FLASH_ReadJEDEC_ID();
SPI_FLASH_SectorErase(0);/*USARTerasestheSPIFlashsector*/
SPI_FLASH_FastRead(0,EraseBuffer,100);
for(i=0;i

	

	使用MM32-LINK Mini調(diào)試下載工具連接MM32SPIN0230 MiniBoard，板子USB口連接USB串口工具連接到電腦端，打開串口調(diào)試助手，并配置串口波特率為115200，按快捷鍵F7編譯工程，編譯成功后按快捷鍵F8下載程序到MM32SPIN0230 MiniBoard，如下圖3所示，串口調(diào)試助手分別打印輸出了W25Q32 SPI Flash的DeviceID和JEDEC ID，USART1同步通信模式扇區(qū)擦除W25Q32 SPI Flash數(shù)據(jù)后讀出的100字節(jié)0xFF數(shù)據(jù)（說明擦除成功），以及USART1同步通信模式寫入到W25Q32 SPI Flash中的0-99共100字節(jié)數(shù)據(jù)（每行10字節(jié)，共10行），讀出了寫入的0-99共100字節(jié)數(shù)據(jù)，寫入和讀出的數(shù)據(jù)一致即0-99對應十六進制為0x00-0x63。

	

	圖3 測試結(jié)果

	

	審核編輯：湯梓紅