Упрощенная схема Echo и разбор кадра UART

Данный материал подготовлен на основании существующей статьи по работе с UART на МК "Миландр".

Статья поделена на две части:

• В первой части статьи попробуем описать более простую реализацию эхо-сигнала на примере МК 1986BE4, но благодаря SPL, данный пример может быть адаптирован под любой другой МК производства "Миландр".

• Во второй же части попробуем разобрать кадр, присланный с UART, и разбить его на базовые составляющие.

Для общения с МК будем использовать разъем типа RS-232. Подключение будет происходить к разъему типа "Папа" на МК с помощью нуль-модемного кабеля, входящего в состав отладочной платы, обратный конец которого подключить к компьютеру можно с помощью переходника RS232-USB. Для отправки и приёма команд используется терминальная программа: например, PuTTY или Terminal v1.9b.

1. Разбор программы, реализующей ЭХО-сигнал.

Мы разберем стандартный пример ArraySend, входящий в состав пака Keil для МК серии 1986BExx. Проект демонстрирует следующую работу: символы, введенные на ПК, будут отправлены на МК и обратно. В начале нужно создать структуры для инициализации портов и блока UART. В основной функции main, мы должны инициализировать массив кодом:

static uint8_t ReciveByte[16];

Данный массив и будет содержать данные для обмена.

Нужно не забыть применить настройки тактирования к UART от внешнего источника HSE, который тактирует МК, чтобы осуществить высокую точность передачи. Далее мы должны сконфигурировать порт B для МК 1986BE4, в том числе на выход для TX и на вход для RX.

Заполнение структуры инициализации для UART и применение всех настроек вынесено для объяснения в код ниже с подробными комментариями:

/* Применение внешнего тактирования для UART1 и UART2 */
	RST_CLK_PCLKcmd(RST_CLK_PCLK_UART1, ENABLE);

	/* Делитель частоты = 1 для UART */
	UART_BRGInit(MDR_UART1, UART_HCLKdiv1 );


/* Заполнение структуры инициализации UART */
	UART_InitStructure.UART_BaudRate = 115200; // Скорость обмена
	UART_InitStructure.UART_WordLength = UART_WordLength8b; // Количество бит-данных
	UART_InitStructure.UART_StopBits = UART_StopBits1; // 1 стоп-бит
	UART_InitStructure.UART_Parity = UART_Parity_No; // Четность отключена
	UART_InitStructure.UART_FIFOMode = UART_FIFO_ON; // Буфер включен
	UART_InitStructure.UART_HardwareFlowControl = UART_HardwareFlowControl_RXE |
        UART_HardwareFlowControl_TXE; // Разрешение работы приемопередатчика

/* Применение параметров структуры к UART1*/
	UART_Init(MDR_UART1, &UART_InitStructure);

/* Включение UART1 */
	UART_Cmd(MDR_UART1, ENABLE);

Для непрерывного обмена данными между МК и компьютером в бесконечном цикле while(1) расположим два цикла for, которые условно будут названы "Получение" и "Отправка".

В блоке “Получение” МК ожидает, когда на блок UART поступит информация, чтобы заполнить буфер. Ожидание заполнения буфера контролируется флагом UART_FLAG_RXFE (Буфер FIFO приемника пуст). После того, как в буфер поступили данные, происходит присвоение данных буфера массиву, созданному в начале с названием ReciveByte

Блок “Отправка” передает ранее полученный массив ReciveByte обратно на компьютер командой UART_SendData.

while (1)
		{

		/* Заполнение данных в массив */
		for (i = 0; i < 16; i++) 
			{
			while(UART_GetFlagStatus(MDR_UART1, UART_FLAG_RXFE ) == SET);
			ReciveByte[i] = UART_ReceiveData(MDR_UART1 );
			}

			/* Отправка массива по UART во внешнюю среду */
		for (i = 0; i < 16; i++) 
			{
			while (UART_GetFlagStatus(MDR_UART1, UART_FLAG_TXFE ) != SET);
			UART_SendData(MDR_UART1, (uint16_t) ( ReciveByte[i]));
			}
		}
		
	} //Окончание всей программы

Проверка работоспособности.

После того, как мы прошили микроконтроллер, можно установить связь с нашим микроконтроллером по интерфейсу RS-232. Для простоты и наглядности работы примера был использован терминал PuTTY. Настраиваем подключение к МК, рисунок приведен ниже.

• 1. Выбираем Serial во вкладке “Тип соединения”
• 2. Нужно указать действующий COM-порт. Это можно узнать в диспетчере устройств, вкладка COM-порты.
• 3. Нужно задать скорость для связи ПК и МК (в коде программы скорость была задана 115200 бод, то есть, бит в секунду, поэтому здесь ставим такую же)
• 4. Подключаемся.

После подключения можно набрать набор символов на клавиатуре, и они отобразятся в консоли – именно эти данные и были пересланы с МК.

2. Разбор структуры кадра UART с помощью осциллографа

По схеме подключения и коду, что представлены в первой части статьи, не очень удобно снимать показания с помощью осциллографа, чтобы разобрать структуру стандартного кадра UART.

Для этого мы вместо программы, отправляющей эхо-сигнал в бесконечном цикле while(1), добавим одну единственную команду, которая будет постоянно посылать пакет с одним и тем же содержанием, при этом оставив предыдущие настройки по инициализации UART:

• Скорость – 115200 бод (бит в секунду).
• Длина слова – 8 бит.
• Один стоповый бит.
• Четность отключена.

Функция отправки данных:

UART_SendData(MDR_UART1, 0x6E); // Непрерывная отправка десятичного числа 110 (bin 0110 1110)

Так же, чтобы подключиться с помощью осциллографа, нужно отключить кабель COM-порта, используемый в первой части статьи, а щуп расположить на третью верхнюю ножку порта RS-232, именно на этот пин МК присылает данные (TX). Схематично представлено на рисунке ниже:

В итоге, если мы всё сделали правильно, то на осциллограмме появятся сигналы логических уровней. Учтем, что сигнал с выхода RS-232 инвертирован, а логические уровни выстраиваются с младшего разряда числа.

На рисунке наглядно показана структура принимаего фрейма с UART. В стандартном кадре еще присутствует бит чётности, но по настройке он у нас отключен. Вы можете повторить данный материал, добавить бит четности в структуре инициализации UART и посмотреть, как изменится фрейм.