嵌入式编程中的异步串口通信

嵌入式编程中的异步串口通信第一章前言
嵌入式编程是指在微控制器、单片机、嵌入式处理器等嵌入式系统中开发应用程序的一种软件开发方式。

在嵌入式系统中，串口通信是一种非常常见的通信方式。

而异步串口通信则是一种常用的串口通信方式，并且其在嵌入式系统中应用非常广泛，因此本文将就嵌入式编程中的异步串口通信进行详细的探讨。

第二章异步串口通信的基础知识
异步串口通信是指每个字节之间没有固定的时间间隔，而是通过起始位、数据位、校验位、停止位四个元素来标识一个数据帧的开端和结尾，并且每个数据帧之间都是独立的。

异步串口通信相较同步串口通信而言，这种通信方式的实现成本较低，因此应用广泛。

异步串口通信这这四个元素的意义：
1. 起始位：表示数据帧的开始，通常为逻辑低电平；
2. 数据位：表示每一个字符的长度，一般可以是5、6、7、8位；
3. 校验位：用于检测数据传输过程中是否发生错误；
4. 停止位：表示数据帧的结束，通常为逻辑高电平。

需要注意的是，异步串口通信不能在两台计算机之间进行通信，因为两台计算机的时钟不同，会产生较多的误差，导致信号解析
不准确。

第三章异步串口通信的实现方法
在嵌入式编程中要实现异步串口通信，通常需要使用到中断、
轮询两种方式，本文将就这两种方式进行详细的介绍。

3.1 中断方式
中断方式是指当接收到一个字符之后，CPU会暂停当前正在运
行的程序，转而执行中断服务程序。

中断服务程序就是在接收到
字符之后，在中断中处理接收到字符的操作。

使用中断方式实现
异步串口通信可以大大提升程序的效率，而且还可以减少程序的
耦合度。

使用中断方式实现异步串口通信需要调用中断服务函数，并将
其注册到对应的中断向量上，以实现中断函数的执行。

3.2 轮询方式
轮询方式是指程序通过不断地查询串口缓冲区是否有数据，来
实现数据的接收和发送。

这种方式比较容易实现，但是由于需要
不断地查询缓冲区，因此会占用较大的CPU时间。

在实时性要求
较高的系统中，轮询方式并不适用。

总的来说，中断方式更加灵活、效率更高，适用于实时性要求
较高、数据量较大的场景；而轮询方式容易实现，但实时性要求
较高、数据量较大的场景并不适用。

第四章异步串口通信的应用实例
以STM32为例，其通信方式为DMA+中断，即通过DMA方
式将数据从串口数据寄存器复制到目标内存区域，然后通过中断
方式触发处理函数。

这种方式可以大大减少CPU需处理的数据量，提高通信效率。

可以使用HAL库和STMCubeMX工具进行配置和编程。

下面为一段串口的初始化代码：
void MX_USART1_UART_Init(void){
huart1.Instance = USART1;
huart1.Init.BaudRate = 115200;
huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
接下来是中断服务函数的代码：
void USART1_IRQHandler(void){
HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
}
最后是通过HAL库实现数据接收的代码：
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart){
if(huart->Instance==USART1){
if(uart1_rx_flag==0){
uart1_rx_buf[uart1_rx_index++]=uart1_rx_temp;
if(uart1_rx_temp==10){
uart1_rx_flag=1;
}
}
HAL_UART_Receive_IT(huart,&uart1_rx_temp,1);
}
}
第五章总结
本文对于嵌入式编程中的异步串口通信进行了详细的探讨，并介绍了这种通信方式的基础知识、实现方法和应用实例。

需要注意的是，在实际的开发中，需要根据具体的情况来选择合适的实现方法，以保证程序的效率和实时性。