搭建机器人电控系统——通信协议——串口通信USART/UART、RS232、RS485及其实例
通信协议
计算机与外界的信息交互称为通信。
基本的通信方式分为两种:
串行通信:所传送的数据各位按顺序一位一位地发送或接受,占用资源少,速度相对较慢。
并行通信:所传送的数据的各个位是同时发送或接受。速度快,占用引脚资源多。
通信的速率:
比特率(bit rate):每秒能传输的二进制位数。
波特率(Baud rate):每秒能传输的码元数(不一定是二进制)。
对于数字信号而言,波特率=比特率。
串行通信的种类:
同步通信:带时钟同步信号传输,通讯双方是受同一个时钟源控制,如I2C、SPI、USART。
异步通信:不带时钟信号同步,不是同一个时钟源,按照一定规则传输,如USART、UART、单总线、CAN。
串行通信的方式:
单工:只允许单方向传输,只需一条信号线
半双工:允许非同时进行的双方向传输,只需一条信号线。
全双工:允许同时进行双方向传输,需要两条信号线。
通信协议是主控MCU与各类驱动器、传感器之间实现信息交互的基本逻辑,搞懂通信协议在机器人的电控系统中占有很重要的地位。在接下来的内容中,我将分别讲解串口、IIC、SPI和CAN通信协议的区别原理以及结合实际一些模块的代码部分。
什么是串口?
串口,全称串行接口(Series Interface),是指以串口协议为基础,数据一位一位地按顺序传送,其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信。
串口分类
根据串口具体实物表现的不同,我们将串口分为UART/USART、RS232、RS485等。其中UART只能异步通信,而USART既能够异步也能同步通信。
USART/UART、RS232、RS485的区别
不同串口分类遵循相同的协议——串口协议。
它们的本质区别是遵循的通信方式和电平格式不一样:
UART/USART:全双工传输;TTL电平格式,常见以3.3V/5V高电平为1,以0V低电平为0。
RS232:全双工传输;负逻辑电平格式,-5V~-15V为1,5V到+15V为0。
RS485:半双工传输;差分传输电平格式,压差在-2V~-6V之间为1,在2V到6V之间为0。
(RS485通常适用于远距离传输)
串口协议原理
以上,不管是串口的何种分类,不管电平格式或者通信方式有多大的不同,它们都遵循统一的一种协议,即串口协议,这也是为什么不管是RS232、RS485或者UART/USART,它们在程序上的写法都是一样的。
传输协议
空闲状态:TX、RX信号线为“1”高电平。(电压表测USART线为3.3V/5V,测RS232线为-5—-15V)
传输状态:
- 起始位(发送线置“0”表示开始传输);
- 数据位(一般为8位,最高为9位,先发低位再发高位);
- 奇偶校验位(0位/1位);
- 停止位(发送线置“1”表示结束传输,1位/2位)。
*数据帧格式:把用于完成数据传输的格式称为数据帧。
需要定义的参数
- 数据位长度
- 奇偶校验位长度
- 停止位长度
- 传输模式:只用于收/发,收/发均使用
- 传输速率设置:波特率
在这一章的开头,我讲解过,要想学会MCU控制传感器、电机等,先要掌握MCU的三大基石——时钟、GPIO和中断。现在可以看到MCU三大基石在我们想要利用MCU控制一个模块时的作用。
发送函数USART_SendData
发送函数中核心在于
USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF)
其中将你要发送的数据Data与十六进制的01FF(二进制为0000 0001 1111 1111)做与运算,是因为我们讲过串口协议发送的数据位最高可以设置为9位。
Example:比如我要发送的数据为0x01(0000 0000 0000 0001),那么与0x01FF做与运算后就为我发送的数据本身。
(如果不与0x01FF与运算,那么当你实际写入一个0x11FF时,就会发生错误,接收方接收不到正确的信息,0x01FF的存在就是防止此类事件的发生)
接收中断USART3_IRQHandler中的USART_GetITStatus位
前提:初始化开启USART外设中断
USART_GetITStatus位将默认为0(RESET),当串口中断发生时,将变为1(SET),所以通常利用此位的变化作为接收数据的标志。
串口通信硬件管脚
TX(发送)、RX(接收)、VCC(提供传输电源)、GND(保证共地)
很显然,两个模块做通信时,发送方TX接接收方RX。
串口通信实例——蓝牙和RS232通信的定位模块
蓝牙模块
蓝牙模块通常有六个引脚:TX、RX、VCC、GND、MD0、MD1。
其中MD0和MD1用于蓝牙模块的模式选择,通常蓝牙模块有三种模式:
MD0 MD1
00:通信功能(在使用蓝牙模块进行通信时,将这两个管脚拉低即可)
01:固件升级
10:配置功能
(根据厂商不同,可能不一样)
RS232陀螺仪定位模块
引脚:TX、RX、VCC、GND
你需要一个RS232转TTL电平格式的模块才能用MCU去控制。如果你买到了一个独立的模块,可以把该模块作为MCU的一部分,也可以把它当成陀螺仪定位模块的一部分。
(比如当成MCU的一部分时,从MCU引出的USART_TX接该模块的USART_TX,把该模块引出的RS232_TX接定位模块RS232_RX)
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今天和大家分享一下win7系统重装了Win7旗舰版系统后,每次关机的时候桌面上都会显示一个“配置Windows Update的界面,提示请勿关闭计算机”,每次停留好几分钟才能正常关机,导致什么情况引起的呢?出现配置Windows Update…...
2022/11/19 21:17:10 - 电脑桌面一直是清理请关闭计算机,windows7一直卡在清理 请勿关闭计算机-win7清理请勿关机,win7配置更新35%不动...
只能是等着,别无他法。说是卡着如果你看硬盘灯应该在读写。如果从 Win 10 无法正常回滚,只能是考虑备份数据后重装系统了。解决来方案一:管理员运行cmd:net stop WuAuServcd %windir%ren SoftwareDistribution SDoldnet start WuA…...
2022/11/19 21:17:09 - 计算机配置更新不起,电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?
原标题:电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?win7系统中在开机与关闭的时候总是显示“配置windows update请勿关闭计算机”相信有不少朋友都曾遇到过一次两次还能忍但经常遇到就叫人感到心烦了遇到这种问题怎么办呢?一般的方…...
2022/11/19 21:17:08 - 计算机正在配置无法关机,关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机...
关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!关机提示 windows7 正在配…...
2022/11/19 21:17:05 - 钉钉提示请勿通过开发者调试模式_钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用...
钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用 更新时间:2020-04-20 22:24:19 浏览次数:729次 区域: 南阳 > 卧龙 列举网提醒您:为保障您的权益,请不要提前支付任何费用! 虚拟位置外设器!!轨迹模拟&虚拟位置外设神器 专业用于:钉钉,外勤365,红圈通,企业微信和…...
2022/11/19 21:17:05 - 配置失败还原请勿关闭计算机怎么办,win7系统出现“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”,长时间没反应,无法进入系统的解决方案...
前几天班里有位学生电脑(windows 7系统)出问题了,具体表现是开机时一直停留在“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”这个界面,长时间没反应,无法进入系统。这个问题原来帮其他同学也解决过,网上搜了不少资料&#x…...
2022/11/19 21:17:04 - 一个电脑无法关闭计算机你应该怎么办,电脑显示“清理请勿关闭计算机”怎么办?...
本文为你提供了3个有效解决电脑显示“清理请勿关闭计算机”问题的方法,并在最后教给你1种保护系统安全的好方法,一起来看看!电脑出现“清理请勿关闭计算机”在Windows 7(SP1)和Windows Server 2008 R2 SP1中,添加了1个新功能在“磁…...
2022/11/19 21:17:03 - 请勿关闭计算机还原更改要多久,电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机怎么办...
许多用户在长期不使用电脑的时候,开启电脑发现电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机。。.这要怎么办呢?下面小编就带着大家一起看看吧!如果能够正常进入系统,建议您暂时移…...
2022/11/19 21:17:02 - 还原更改请勿关闭计算机 要多久,配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以...
配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#x…...
2022/11/19 21:17:01 - 电脑配置中请勿关闭计算机怎么办,准备配置windows请勿关闭计算机一直显示怎么办【图解】...
不知道大家有没有遇到过这样的一个问题,就是我们的win7系统在关机的时候,总是喜欢显示“准备配置windows,请勿关机”这样的一个页面,没有什么大碍,但是如果一直等着的话就要两个小时甚至更久都关不了机,非常…...
2022/11/19 21:17:00 - 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...
当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时,一般是您正对windows进行升级,但是这个要是长时间没有反应,我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了,来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...
2022/11/19 21:16:59 - 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...
我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况,当我们打开电脑之后,发现一直停留在一个界面:“配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机”,等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢࿰…...
2022/11/19 21:16:58 - 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”
Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...
2022/11/19 21:16:57