第六十三章：CH32V103应用教程——USART-同步模式
本帖最后由 草帽王子 于 2021-9-10 17:52 编辑本章教程使用USART2作主机，SPI1作从机，进行全双工收发数据。
1、USART简介及相关函数介绍
同步模式使得系统在使用USART模块时可以输出时钟信号。在开启同步模式对外发送数据时，CK引脚会同时对外输出时钟。
开启同步模式的方式是对控制寄存器2（R16_USARTx_CTLR2）的CLKEN位置位，但同时需要关闭LIN模式、智能卡模式、红外模式和半双工模式，即保证 SCEN、HDSEL和IREN位处于复位状态，这三位在控制寄存器3（R16_USARTx_CTLR3）中。
同步模式使用的要点在于时钟的输出控制。有以下几点需要注意：
1）USART 模块同步模式只工作在主模式，即 CK 引脚只输出时钟，不接收输入；
2）只在 TX 引脚输出数据时输出时钟信号；
3）LBCL 位决定在发送最后一位数据位时是否输出时钟，CPOL 位决定时钟的极性，CPHA 决定时钟的相位，这三个位在控制寄存器2（R16_USARTx_CTLR2）中，这三个位需要在 TE 和 RE 未被使能的情况下设置，具体区别见下图。
4）接收器在同步模式下只会在输出时钟时采样，需要从设备保持一定的信号建立时间和保持时间，具体见下图。
关于CH32V103 USART具体信息，可参考CH32V103应用手册。USART标准库函数在第三章节已介绍，在此不再赘述。
2、硬件设计
本章教程使用开发板USART2作主机，SPI1作从机，全双工收发数据。具体连接方式如下：
硬件连线：PA4—— PA5
PA2—— PA7
PA3—— PA6
3、软件设计
本章教程使用开发板USART2作主机，SPI1作从机，全双工收发数据，具体程序如下：
usart.h文件
#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "ch32v10x_conf.h"
/* Global typedef */
typedef enum { FAILED = 0, PASSED = !FAILED} TestStatus;
void USART2_ReCFG(void);
void SPI1_INIT(void);
TestStatus Buffercmp(uint8_t* Buf1, uint8_t* Buf2, uint16_t BufLength);
#endifusart.h文件主要进行相关定义和函数声明；
usart.c文件
#include "usart.h"
/*******************************************************************************
* Function Name: USART2_ReCFG
* Description : ReInitializes the USART2 peripheral.
* Input : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void USART2_ReCFG(void)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2 , ENABLE);
/* USART2Ck-->A.4 TX-->A.2 RX-->A.3 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 ;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Enable;
USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_High; /* Clock is active High */
USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_2Edge; /* Data is captured on the second edge */
USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Enable; /* The clock pulse of the last data bit is output to the SCLK pin */
USART_ClockInit(USART2, &USART_ClockInitStructure);
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200; //设置串口波特率为115200
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //1个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //发送和接收模式
USART_Init(USART2, &USART_InitStructure); //初始化串口
USART_Cmd(USART2, ENABLE);
}
/*******************************************************************************
* Function Name: SPI1_INIT
* Description : Initializes the SPI1 to be Slave Mode.
* Input : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void SPI1_INIT(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);
SPI_StructInit(&SPI_InitStructure);
SPI_I2S_DeInit(SPI1);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; /* SPI1 MISO-->PA.6 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;/* SPI1 SCK-->PA.5 MOSI-->PA.7 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; //设置SPI通讯方向为双线全双工方式
SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Slave; //设置SPI为从机模式
SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; //设置SPI通讯的数据帧大小为8位
SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;//设置SPI的时钟极性为高电平
SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; //设置SPI的时钟相位为在SCK的偶数边沿采集数据
SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; //设置NSS引脚（即片选引脚）的使用模式为软件模式
SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_LSB;
SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);
SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}
/*******************************************************************************
* Function Name: Buffercmp
* Description : Compares two buffers
* Input : Buf1,Buf2:buffers to be compared
* BufferLength: buffer's length
* Return : PASSED: Buf1 identical to Buf2
* FAILED: Buf1 differs from Buf2
*******************************************************************************/
TestStatus Buffercmp(uint8_t* Buf1, uint8_t* Buf2, uint16_t BufLength)
{
while(BufLength--)
{
if(*Buf1 != *Buf2)
{
return FAILED;
}
Buf1++;
Buf2++;
}
return PASSED;
}<span style="font-family: 宋体; font-size: large; text-indent: 24pt; background-color: rgb(255, 255, 255);"> </span>usart.c文件主要包括三个函数：USART2_ReCFG函数、SPI1_INIT函数以及Buffercmp函数。USART2_ReCFG函数主要进行串口2初始化配置；SPI1_INIT函数主要对SPI1进行从机初始化配置；Buffercmp函数主要进行发送数据和接收数据的比较。
main.c文件
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
Delay_Init();
USART_Printf_Init(115200);
printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
printf("USART SynchromousMode TEST\r\n");
USART2_ReCFG(); /* USART2 ReInitializes */
SPI1_INIT();
while(TxCnt1<TxSize1) /* USART2--->SPI1 */
{
USART_SendData(USART2, TxBuffer1);
while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TXE) == RESET) /* waiting for sending finish */
{
}
while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET)
{
}
RxBuffer2 = SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}
USART_ReceiveData(USART2); /* Clear the USART2 Data Register */
while(TxCnt2<TxSize2) /* SPI1--->USART2 */
{
while(SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE)== RESET) /* waiting for sending finish */
{
}
SPI_I2S_SendData(SPI1, TxBuffer2);
USART_SendData(USART2, Tempdata); /* Send Tempdata for SCK */
while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TXE) == RESET)
{
}
while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_RXNE) == RESET)
{
}
RxBuffer1 = USART_ReceiveData(USART2);
}
TransferStatus1=Buffercmp(TxBuffer1,RxBuffer2,TxSize1);
TransferStatus2=Buffercmp(TxBuffer2,RxBuffer1,TxSize2);
if(TransferStatus1&&TransferStatus2)
{
printf("\r\nSend Success!\r\n");
}
else
{
printf("\r\nSend Fail!\r\n");
}
printf("TxBuffer1---->RxBuffer2 TxBuffer2---->RxBuffer1\r\n");
printf("TxBuffer1:%s\r\n",TxBuffer1);
printf("RxBuffer1:%s\r\n",RxBuffer1);
printf("TxBuffer2:%s\r\n",TxBuffer2);
printf("RxBuffer2:%s\r\n",RxBuffer2);
while(1)
{
}
}main.c文件进行USART2以及SPI1的数据发送和接收，并将发送和接收数据打印显示。
4、下载验证
将编译好的程序下载到开发版并复位，串口打印如下：
62、USART-同步模式.rar
链接：https://pan.baidu.com/s/1A9qaFUVlNCZ1mKI2SY6DIQ
提取码：nftt
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完
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