STM32利用KEIL5實現(xiàn)無實物串口收發(fā)實驗

  • 文章背景：學(xué)習(xí)到STM32裸板開發(fā)中的串口收發(fā)實驗，苦于沒錢買開發(fā)板，現(xiàn)在的電腦也鮮有自帶串口的，所以想著能否空手套白狼，直接利用KEIL5在線完成仿真。沒想到還確實有辦法！
  • 所需軟件：
    • 1 KEIL5
    • 虛擬串口：VSPD
    • 虛擬串口調(diào)試器SSCOM
  • 實驗?zāi)康?/strong>：在KEIL5中完成基于STM32F103開發(fā)板的程序編寫，達到PC機利用串口向開發(fā)板發(fā)送字符串，開發(fā)板通過串口收到數(shù)據(jù)后，再將其原封不動的發(fā)回PC的目的。

1、下載并安裝VSPD（Virtual Serial Port Driver）備用

  • 下載鏈接：
  • 軟件界面：按照下載壓縮包文件的要求完成安裝和破解（建議安裝7.2之前的版本，網(wǎng)上流傳的的較新版本破解不完美，使用了幾天后就提示can not pair port不能使用了），安裝完畢后如下圖所示：
mg-febwq62J-16330591293

]

  • 使用方法：

    • 1 選擇 列表中出現(xiàn) 的串口 組對 （只顯示還沒有使用的）
    • 2 點擊 按鈕 Add pair 創(chuàng)建 串口 組對
    • 3 剛創(chuàng)建的 組對 出現(xiàn)在 Virtual ports之下
    • 4 串口列表中，不再有它倆的組對（上圖顯示的即為創(chuàng)建的COM1和COM2串口對）
    • 5 可以在“控制面板”--“設(shè)備管理器”驗證 剛創(chuàng)建成功的虛擬串口 組對
    image-20210930220926122

創(chuàng)建成功后，就可以像物理串口一樣去使用它們。一端使用你的程序打開虛擬串口COM1， 另一端使用 串口助手 打開虛擬串口COM2。 因為 虛擬串口COM2和 COM1是相互關(guān)聯(lián)的一對，所以， 從COM2發(fā)送的數(shù)據(jù)，COM1將會接收到， 反之 從COM1發(fā)送的數(shù)據(jù)， COM2將會接收到，這樣就可以方便地調(diào)試你的程序了 。

創(chuàng)建后的虛擬串口將會一直存在， 如果不再使用，可以刪除它們。（先在左側(cè)選擇要刪除的串口對，而后右側(cè)點擊按鈕 Delete pair 刪除。刪除串口對后設(shè)備管理器中也將沒有它們。

2、程序編寫

  • 創(chuàng)建工程文件夾Usart，并建立CMSIS、FWLib、User三個文件夾：

    • 復(fù)制STM32Fx標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫（STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0）中的Libraries\CMSIS\CM3\CoreSupport\中的core_cm3.c和core_cm3.h這2個文件到Usart\CMSIS\中；
    • 復(fù)制STM32Fx標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫（STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0）中的Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\中的stm32f10x.h、system_stm32f10x.c、system_stm32f10x.h3個文件到Usart\CMSIS\中；
    • 復(fù)制STM32Fx標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫（STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0）中的Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\startup\中的arm文件夾到Usart\CMSIS\StartUp\中；
    • 復(fù)制STM32Fx標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫（STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0）中的Libraries\STM32F10x_StdPeriph_Driver\中的inc和src兩個文件夾到Usart\FWLib\中；
    • 復(fù)制STM32Fx標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫（STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0）中的Libraries\Project\STM32F10x_StdPeriph_Template\中的stm32f10x_conf.h、stm32f10x_it.c、stm32f10x.h、main.c、system_stm32f10x.c這幾個文件復(fù)制到Usart\User\中；

  • 打開KEIL5，點擊Project—new uVision Project，選擇剛才建立的Usart文件夾，為工程創(chuàng)建工程名Usart后，點擊保存后，建立工程（選擇STM32F103RB開發(fā)板）。

  • 在左側(cè)工程樹中，右擊Target 1，選擇Manerge Project Items

(img-0QBgkUR8-1633059129318)
  • 為Target1建立FWLIB、STARTUP、CMSIS、USER四個組，并分別添加如下文件：
    • FWLIB中添加Usart\FWLib\src\中的所有文件；
    • STARTUP中添加3種類型的板子的啟動文件：startup_stm32f10x_hd.s，startup_stm32f10x_md.s，startup_stm32f10x_ld.s；
    • CMSIS中添加core_cm3.c文件；
    • USER中添加Usart\User中的所有文件。
image-20210930232306465

  • 配置目標(biāo)工程1：左側(cè)結(jié)構(gòu)樹下右擊Target１，選擇Option for Target選項，選擇C\C++選項卡，如圖所示定義兩個預(yù)處理符號：USE_STDPERIPH_DRIVER,STM32F10X_MD

  • img-juvWdMC6-1633059129325

  • 配置目標(biāo)工程2：設(shè)置頭文件搜索路徑。選擇C\C++選項卡，如圖所示定義3個搜索路徑：.\CMSIS;.\FWlib\inc;.\User:

  • 633059129327

  • 編輯main.c函數(shù)，構(gòu)建USART收發(fā)主函數(shù)：

  • /*
  ******************************************************************************
  * @file    main.c 
  * @author  Leon
  * @version V1.0
  * @date    2021-9-28
  * @brief   PC send data to STM32 with USART, then STM32 send the data back to PC
  ******************************************************************************
*/  

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/

/* Private define ------------------------------------------------------------*/

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void RCC_Configuration(void);
void GPIO_Configuration(void);
void USART_Configuration(void);
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/

/**
  * @brief  Main program.
  * @param  None
  * @retval None
  */
int main(void)
{
  vu16 i = 0;
  RCC_Configuration();
    GPIO_Configuration();
  USART_Configuration();
  
  while(1){
      /*Wait for USART1 to receive over*/
      if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET){
          /* Send data received to USART1 */
          USART_SendData(USART1, USART_ReceiveData(USART1));
          /* Short delay */
          for(i = 0; i<500; i++);
          //while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);                           
      }
  }
}

/**
  * @brief  RCC configuration program, enable USART and GPIOA.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void RCC_Configuration(void)
{
  ErrorStatus HSEStartUpStatus;
  RCC_DeInit();
  RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);
  HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
  
  if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
  {
      RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
      RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);
      RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);
      FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
      FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);
      /* PLL CLK Source is HSE, Mull 9, PLL = 8M * 9 = 72M */
      RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9);
      RCC_PLLCmd(ENABLE);
      while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);
      RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);
      while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x8);
  }
  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
}

/**
  * @brief  Config USATR1 Pin which Tx(GPIOA.9), Rx(GPIOA.10).
  * @param  None
  * @retval None
  */
void GPIO_Configuration(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

/**
  * @brief  Config USART1(Baund=9600, DataLen=8,StopBit=1, No ECC,)
            Disable USART CLK, CLK Polar low, Catch data at second edage
          LastBit clk not from SCLK.
  * @param  None
  * @retval None
  */
void USART_Configuration(void)
{
  USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
  USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;
  
  USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
  USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
  USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
  USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
  USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
  USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
  USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
  
  USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Disable;
  USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_2Edge;
  USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_Low;
  USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Disable;
  USART_ClockInit(USART1, &USART_ClockInitStructure);
  
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

/******************* (C) COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics *****END OF FILE****/

  • 輯配置文件stm32f10x_conf.h，使能工程用到的GPIO、RCC、USART、FLASH模塊：

  • /**
  **************************************************************************** 
  * @file    stm32f10x_conf.h 
  * @author  leon
  * @version V1.0
  * @date    2021/9/18
  * @brief   Library configuration file.
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * THE PRESENT FIRMWARE WHICH IS FOR GUIDANCE ONLY AIMS AT PROVIDING CUSTOMERS
  * WITH CODING INFORMATION REGARDING THEIR PRODUCTS IN ORDER FOR THEM TO SAVE
  * TIME. AS A RESULT, STMICROELECTRONICS SHALL NOT BE HELD LIABLE FOR ANY
  * DIRECT, INDIRECT OR CONSEQUENTIAL DAMAGES WITH RESPECT TO ANY CLAIMS ARISING
  * FROM THE CONTENT OF SUCH FIRMWARE AND/OR THE USE MADE BY CUSTOMERS OF THE
  * CODING INFORMATION CONTAINED HEREIN IN CONNECTION WITH THEIR PRODUCTS.
  *
  * <h2><center>&copy; COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics</center></h2>
  ******************************************************************************
  */

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __STM32F10x_CONF_H
#define __STM32F10x_CONF_H

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
/* Uncomment/Comment the line below to enable/disable peripheral header file inclusion */
//#include "stm32f10x_adc.h"
//#include "stm32f10x_bkp.h"
//#include "stm32f10x_can.h"
//#include "stm32f10x_cec.h"
//#include "stm32f10x_crc.h"
//#include "stm32f10x_dac.h"
//#include "stm32f10x_dbgmcu.h"
//#include "stm32f10x_dma.h"
//#include "stm32f10x_exti.h"
#include "stm32f10x_flash.h"
//#include "stm32f10x_fsmc.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
//#include "stm32f10x_i2c.h"
//#include "stm32f10x_iwdg.h"
//#include "stm32f10x_pwr.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
//#include "stm32f10x_rtc.h"
//#include "stm32f10x_sdio.h"
//#include "stm32f10x_spi.h"
//#include "stm32f10x_tim.h"
#include "stm32f10x_usart.h"
//#include "stm32f10x_wwdg.h"
//#include "misc.h" /* High level functions for NVIC and SysTick (add-on to CMSIS functions) */

/* Exported types ------------------------------------------------------------*/
/* Exported constants --------------------------------------------------------*/
/* Uncomment the line below to expanse the "assert_param" macro in the 
   Standard Peripheral Library drivers code */
/* #define USE_FULL_ASSERT    1 */

/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/
#ifdef  USE_FULL_ASSERT

/**
  * @brief  The assert_param macro is used for function's parameters check.
  * @param  expr: If expr is false, it calls assert_failed function which reports 
  *         the name of the source file and the source line number of the call 
  *         that failed. If expr is true, it returns no value.
  * @retval None
  */
  #define assert_param(expr) ((expr) ? (void)0 : assert_failed((uint8_t *)__FILE__, __LINE__))
/* Exported functions ------------------------------------------------------- */
  void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line);
#else
  #define assert_param(expr) ((void)0)
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

#endif /* __STM32F10x_CONF_H */

/******************* (C) COPYRIGHT 2011 STMicroelectronics *****END OF FILE****/

  • 中斷處理函數(shù)文件stm32f10x_it.c不用修改，因為本程序中未使用到中斷。

  • 點擊編譯按鈕(Rebuilde:編譯工程下的所有文件；Builde：編譯當(dāng)前文件)，使之達到error 0，warning 0 的編譯結(jié)果。

  • image-20210930235422693

3、KEIL中關(guān)于串口的設(shè)置

  • 1 創(chuàng)建調(diào)試初始化的ini文件

在Keil uVision5開發(fā)工具的文件夾 D:\Keil_v5之下新建一個配置文件map_com.ini（利用txt文檔建立后更改后綴為ini），內(nèi)容為：

MODE COM1 9600,0,8,1
ASSIGN COM1 <S1IN> S1OUT

意思為：將 COM1 設(shè)置為 9600 波特率，無奇偶校驗，8 位數(shù)據(jù)位，1位停止位（要和KEIL工程中程序里設(shè)置的一致）。這是針對ARM系列的。但如果是C51的開發(fā)板，上述配置文件的第二行的<SIN>和SOUT就不需要添加數(shù)字了，因為一般C51只有一個串口，不需要利用數(shù)字來區(qū)分是開發(fā)板上的哪一個串口。

  • 將KEIL軟件仿真器的串口映射到 COM1（加載配置文件）

    • 1）在 Keil 軟件內(nèi)，點擊菜單的 Project -- Options for Target(Alt+F7)，或者工具條的【配置選型】圖標(biāo)

      2）點選 Debug 選項頁， 點選 左上側(cè)的 Use simulator

      3）Initialization File 框之后的 ... 按鈕，選擇 初始化文件 map_com.ini ， 點擊 打開 -- OK 返回。

    img-o7U5GpqU-1633059129331

4、啟動調(diào)試

  • 先點 菜單 Debug -- Start/Stop Debug Session(Ctrl+F5) ， 再點 Debug -- Run(F5) 或者工具條上的 Debug ，進入調(diào)試界面，然后點擊工具條上的全速運行，啟動調(diào)試運行。
img-pALvVWxw-1633059719773

  • 打開串口調(diào)試助手，選擇COM2（因為我們KEIL里設(shè)置的開發(fā)板上使用的串口為COM1，之前已經(jīng)通過虛擬串口驅(qū)動VSPD建立了COM1和COM2的連接，所以串口間才可以相互發(fā)送數(shù)據(jù)）

  • image-20210930235959423

  • 在菜單欄“端口號“中選擇COM2（注意：波特率一定要是 9600，與程序映射的 COM1 保持一致），而后點擊打開串口。之后會如上圖顯示

  • 在右下角文本輸入框中，輸入字符A，并點擊發(fā)送，可在輸出窗口中看到接收到的字符A

  • img-vHPRBqza-1633059129

  • 可以在KEIL中打開USART1串口觀察窗，查看由PC機發(fā)給STM32的數(shù)據(jù)

  • mg-gV2ThQX4-163305912

  • 具體查看端口信息：

    • 菜單 Peripherals -- General Purpose I/O -- GPIO
    • 在 GPIO ODR 右側(cè)，可以看到 按實際電平，具體位的 勾選與否。
    33059129337

  • 邏輯分析儀查看端口的圖形顯示

    • 點擊工具欄 的 啟動調(diào)試 -- 邏輯分析儀 -- Logic Analyzer -- Setup... -- 新加圖標(biāo)
    • 輸入 PORTE.6 , 選擇 Bit ，就可以查看其電平變化的以及求得時差
  • mg-GMzfZhV0-163305912

5、實物下載

當(dāng)你有實際的開發(fā)板和調(diào)試線（USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動）的時候，又怎么實現(xiàn)程序的下載和調(diào)試呢？

  • 利用**st-link 調(diào)試線 **
    • 安裝驅(qū)動程序后，連接設(shè)備與計算機，點擊菜單的 Project -- Options for Target
    • 1） 在 Debug 選項頁
      • （1）勾選右側(cè)的 Use ST-Link Debugger
      • （2） 點擊 Setting 按鈕
      • （3） 在 Debug選項頁的 選擇 ort: SW Max：1.8MHz
      • （4） 在 Flash Download 選項頁
        • 勾選 Program, Verify, Reset and Run
        • 選擇 STM32F10x High-density... 512k
    • 2） 在 Utilities 選項頁
      • 勾選 Use Debug Driver
      • 勾選 Update Target before Debugging
    • 3）點擊 工具欄的 load 圖標(biāo)，即可下載
D1oEenha-16330591293
  • 利用USB轉(zhuǎn)串口線
    • 1） 下載安裝 CH340驅(qū)動(USB串口驅(qū)動)_XP_WIN7共用驅(qū)動程序
    • 2） 使用USB線連接設(shè)備，下載啟動 FlyMcu 下載工具
    • 3）點擊菜單上的 搜索串口，找到COMx：空閑的USB-SERIAL CH340 （自己的線）
    • 4）點擊 按鈕 ... ，找到生成的 .hex 文件
    • 5）點擊 開始編程， 直到完成即可。
mg-MdOYtHca-16330591293
  • 以上就是利用KEIL5完成STM編程、調(diào)試和下載的所有有實物和無實物的編程調(diào)試辦法。需要注意的是我們在線仿真調(diào)試好的程序可能和程序下載到實際板子上進行運行的結(jié)果不同，原因在于仿真時候速度比較慢，而實際運行速度比較快，所以如有需要可以在適當(dāng)語句后面加入延時函數(shù)來解決速度匹配問題。

參考資料：無實物Keil軟件仿真與串口助手的聯(lián)機調(diào)試吳超新浪博客 (sina.com.cn)

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
【社區(qū)內(nèi)容提示】社區(qū)部分內(nèi)容疑似由AI輔助生成，瀏覽時請結(jié)合常識與多方信息審慎甄別。
平臺聲明：文章內(nèi)容（如有圖片或視頻亦包括在內(nèi)）由作者上傳并發(fā)布，文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點，簡書系信息發(fā)布平臺，僅提供信息存儲服務(wù)。

相關(guān)閱讀更多精彩內(nèi)容

友情鏈接更多精彩內(nèi)容