非常不錯的文章|GPIO模擬串口
2021年8月27日 10:43瀏覽：2269
你是否遇到過某個MCU串口不夠的情況？
這時我們可以考慮用GPIO去模擬，如何具體實現呢？
UART使用異步模式工作，不需要時鐘信號，其一般格式為：起始位+數據位+校驗位+停止位。其中起始位1位，數據位5~8位，校驗位0或1位，停止位1、1.5或2位。不過最常用的格式是1位起始位、8位數據位、沒有奇偶校驗、1位停止位，簡記為8/N/1。
開始傳輸數據時先發送起始位，規定為邏輯0，接收端會檢測這個下降沿，以便之后開始采樣接收數據。
起始位之后是數據位，規定先發送最低位，即LSB First。因為UART沒有時鐘信號，故使用波特率來確定每一位的長度，不過為保證檢測的準確性，實際采樣頻率會高于波特率，一般每一位會進行若干次采樣，取中間的采樣值作為這一位的結果。
停止位一般使用1位，規定為邏輯1，除了表示傳輸結束外，停止位還可以起到時鐘同步的作用。
需要注意的是，這里的邏輯0并不一定是0V，這與使用的電平標準有關。對于TTL電平而言，邏輯0是0V，邏輯1是高電平（一般為3.3V或5V）；對于RS-232電平而言，邏輯0是3V~15V，邏輯1是-3~-15V。
除了TX、RX、GND信號外，UART中還會有諸如RTS、CTS等流控信號，因為用得不是很多，此處就不總結了。
以發送0x23（無奇偶校驗）為例來說明，傳輸時序如下：
0x23，二進制表示為00100011，傳輸順序為1->1->0->0->0->1->0->0
掌握清楚這個時序那么也就好用GPIO模擬了，除了需要兩個GPIO，還需要兩個定時器（分別用于接收和發送時序控制），另外需要說明的是，為方便起見，采樣頻率這里就設置成了波特率。
1） 對于接收，當RX引腳檢測到下降沿時，進入GPIO中斷，然后開啟一個定時器，第一次定時器周期設置為1/波特率的一半(目的是為了在中心處判斷是否為低電平，以表示是否為起始位)，再之后就可以設置定時器周期為1/波特率，每隔此周期在定時器中斷里去采樣RX引腳電平，將數據接收完畢
2）對于發送，首先發送一個起始位，之后以1/波特率為周期，在定時器中斷里去發送比特位即可。
我在NXP的MCU上做了實現，經過測試波特率可以達到38400. 有需要代碼的添加管理員微信獲取(見本文最后二維碼)。
1）gpio_uart_demo_init() 里可以配置UART的相關參數，如波特率，奇偶校驗，數據位長度
2）void gpio_uart_read(uint8_t *bufptr, uint32_t size, void (*rx_callback)(void)) 這個函數為uart 接收函數，第一個參數為數據存放buffer，第二個數據為接收長度，第三個參數為callback函數。注意目前的實現是調用此函數后，當接收完指定長度數據后，會停止接收數據。 如果之后要繼續接收，需要再次調用這個函數。
3）void gpio_uart_write(uint8_t *databuf, uint32_t num,void (*tx_callback)(void))這個函數為uart發送函數，第一個參數為發送數據buffer，第二個數據為發送長度，第三個參數為callback函數。
4）移植到其他不同平臺非常容易，只需要修改下GPIO和定時器配置即可。
本文編輯轉載自TopSemic嵌入式，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。版權歸原作者所有，如涉及作品內容、版權和其它問題，請在30日內與本公眾號聯系微信（kunyi346416），我們將在第一時間刪除內容!
技術鄰APP
工程師必備
