STM32用IO模拟实现软件串口

一路上

前言
最近项目中STM32的串口资源紧张，于是使用IO口进行模拟串口，现进行整理记录。

1. 实现思路
IO口模拟串口的思路也比较简单，一切按照串口协议进行操作即可。
对于发送，计算好不同波特率对应的延时时间进行数据发送。
对于接收，稍微复杂。通过外部中断检测接收管脚的下降沿，检测到起始信号后开启定时器，定时器按照波特率设定好时间，每隔一段时间进入定时器中断接收数据，完成一个字节后关闭定时器。

2. 测试Demo说明
TXD  PC13
RXD  PB14
波特率：9600 ，1-8-N

3. Demo功能
接收11个数据，然后把接收到的数据发送出去。

4. 程序实现

1. #define OI_TXD  PCout(13)
   
2. #define OI_RXD  PBin(14)
   
3. 
   
4. #define BuadRate_9600   100
   
5. 
   
6. u8 len = 0; //接收计数
   
7. u8 USART_buf[11];  //接收缓冲区
   
8. 
   
9. enum{
   
10.     COM_START_BIT,
    
11.     COM_D0_BIT,
    
12.     COM_D1_BIT,
    
13.     COM_D2_BIT,
    
14.     COM_D3_BIT,
    
15.     COM_D4_BIT,
    
16.     COM_D5_BIT,
    
17.     COM_D6_BIT,
    
18.     COM_D7_BIT,
    
19.     COM_STOP_BIT,
    
20. };
    
21. 
    
22. u8 recvStat = COM_STOP_BIT;
    
23. u8 recvData = 0;
    
24. 
    
25. void IO_TXD(u8 Data)
    
26. {
    
27.     u8 i = 0;
    
28.     OI_TXD = 0;  
    
29.     delay_us(BuadRate_9600);
    
30.     for(i = 0; i < 8; i++)
    
31.     {
    
32.         if(Data&0x01)
    
33.             OI_TXD = 1;  
    
34.         else
    
35.             OI_TXD = 0;     
    
36.         
    
37.         delay_us(BuadRate_9600);
    
38.         Data = Data>>1;
    
39.     }
    
40.     OI_TXD = 1;
    
41.     delay_us(BuadRate_9600);
    
42. }
    
43.    
    
44. void USART_Send(u8 *buf, u8 len)
    
45. {
    
46.     u8 t;
    
47.     for(t = 0; t < len; t++)
    
48.     {
    
49.         IO_TXD(buf[t]);
    
50.     }
    
51. }
    
52.    
    
53. void IOConfig(void)
    
54. {
    
55.     GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    
56.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
57.     EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
    
58.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);     //使能PB,PC端口时钟
    
59.      
    
60.      //SoftWare Serial TXD
    
61.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;      
    
62.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;       //推挽输出
    
63.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;      //IO口速度为50MHz   
    
64.   GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);                    
    
65.   GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);                     
    
66.      
    
67.      
    
68.     //SoftWare Serial RXD
    
69.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
    
70.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    
71.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     
    
72.     GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   
    
73. 
    
74.     GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource14);
    
75.     EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line14;
    
76.     EXTI_InitStruct.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;
    
77.     EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling; //下降沿触发中断
    
78.     EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd=ENABLE;
    
79.     EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
    
80. 
    
81. 
    
82.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel= EXTI15_10_IRQn ;
    
83.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;
    
84.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =2;  
    
85.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;  
    
86.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  
    
87.    
    
88. }
    
89. 
    
90. void TIM4_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
    
91. {
    
92.   TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    
93.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
94. 
    
95.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); //时钟使能
    
96.    
    
97.     //定时器TIM4初始化
    
98.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值   
    
99.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
    
100.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
     
101.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
     
102.     TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
     
103.     TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_FLAG_Update);
     
104.     TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断
     
105. 
     
106.     //中断优先级NVIC设置
     
107.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;  //TIM4中断
     
108.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  //先占优先级1级
     
109.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;  //从优先级1级
     
110.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
     
111.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC寄存器            
     
112. }
     
113. 
     
114. 
     
115. int main(void)
     
116. {      
     
117.      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
     
118.      delay_init();
     
119.      IOConfig();
     
120.   TIM4_Int_Init(107, 71);    //1M计数频率
     
121.      
     
122.   while(1)
     
123.     {
     
124.         if(len > 10)
     
125.         {
     
126.             len = 0;
     
127.             USART_Send(USART_buf,11);
     
128.         }
     
129.     }
     
130. }
     
131. 
     
132. void EXTI15_10_IRQHandler(void)
     
133. {
     
134.     if(EXTI_GetFlagStatus(EXTI_Line14) != RESET)
     
135.     {
     
136.         if(OI_RXD == 0)
     
137.         {
     
138.             if(recvStat == COM_STOP_BIT)
     
139.             {
     
140.                 recvStat = COM_START_BIT;
     
141.                 TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
     
142.             }
     
143.         }
     
144.         EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line14);
     
145.     }
     
146. }
     
147. 
     
148. void TIM4_IRQHandler(void)
     
149. {  
     
150.     if(TIM_GetFlagStatus(TIM4, TIM_FLAG_Update) != RESET)
     
151.     {
     
152.         TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_FLAG_Update);   
     
153.          recvStat++;
     
154.         if(recvStat == COM_STOP_BIT)
     
155.         {
     
156.             TIM_Cmd(TIM4, DISABLE);
     
157.             USART_buf[len++] = recvData;   
     
158.             return;
     
159.         }
     
160.         if(OI_RXD)
     
161.         {
     
162.             recvData |= (1 << (recvStat - 1));
     
163.         }else{
     
164.             recvData &= ~(1 << (recvStat - 1));
     
165.         }   
     
166.   }     
     
167. }

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5. Demo下载