串口的单线半双工模式（stm32f10x系列）

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 作者 | 冰茶奥利奥

微信公众号 | 嵌入式电子创客街

这两天折腾CTS/RTS硬件流控，看到说232协议的CTS/RTS只是用来做半双工换向使用的。正好手头上有块stm32的板子，看了看stm32的Usart，竟然发现支持的是单线半双工。232里面毕竟4根线，支持半双工也是各自独立地物理信道（大胆猜测，回头回顾一下以前草草使用的双线485，看看它的半双工）。第一次注意到。之所以引起我的兴趣，是因为，我好奇stm32的单线半双工有2点。

　　第一：有啥用。结果上网一搜，还真有人用它来控制AX-12总线数字舵机。这种舵机只有一根信号线，但是可以实现串口的收发，就是通过单线半双工实现的。

　　第二：怎么实现的。我印象中stm32的io口是需要配置方向的。单线半双工需要两端即当输入又当输出。操作不当很容易把IO口的mos管烧掉啊。

　　于是折腾了半天。最后确实调通了。管子也没烧。

　　参考手册上关于这块，很简单说的。

　　单线半双方模式通过设置USART_CR3寄存器的HDSEL位选择。在这个模式里，下面的位必须保持清零状态：
　　　　● USART_CR2寄存器的LINEN和CLKEN位
　　　　● USART_CR3寄存器的SCEN和IREN位
　　USART可以配置成遵循单线半双工协议。在单线半双工模式下，TX和RX引脚在芯片内部互连。使用控制位”HALF DUPLEX SEL”(USART_CR3中的HDSEL位)选择半双工和全双工通信。
　　当HDSEL为’1’时
　　　　● RX不再被使用
　　　　● 当没有数据传输时，TX总是被释放。因此，它在空闲状态的或接收状态时表现为一个标准I/O口。这就意味该I/O在不被USART驱动时，必须配置成悬空输入(或开漏的输出高)。
　　除此以外，通信与正常USART模式类似。由软件来管理线上的冲突(例如通过使用一个中央仲裁器)。特别的是，发送从不会被硬件所阻碍。当TE位被设置时，只要数据一写到数据寄存器上，发送就继续。

基本上比较模糊，但是也能猜出个大概。也就是双方的USart通过TX-Tx相连。而且Tx管脚IO状态设置成悬空输入(或开漏的输出高)。这个地方其实出现了个问题，因为手册第9章GPIO配置的地方明确写道：

Tx管脚在用作半双工模式时，GPIO应该设为推挽复用输出。所以这个悬空输入其实是有问题的。因为手册上写道：

当I/O端口配置为输入时：

● 输出缓冲器被禁止

● 施密特触发输入被激活

● 根据输入配置(上拉，下拉或浮动)的不同，弱上拉和下拉电阻被连接

● 出现在I/O脚上的数据在每个APB2时钟被采样到输入数据寄存器

● 对输入数据寄存器的读访问可得到I/O状态

也就是说输出根本输出不来。所以这里使用复用推挽输出或者复用开漏输出。我估计很多人就是管脚没配置对所以没调通。。。而且既然一定要外接上拉电阻至3.3V，不仅是开漏输出，复用推挽也是，实践证明，不然通信失败。

一定要外接上拉电阻至3.3V！

一定要外接上拉电阻至3.3V！

一定要外接上拉电阻至3.3V！

一定要外接上拉电阻至3.3V！

一定要外接上拉电阻至3.3V！

一定要外接上拉电阻至3.3V！

一定要外接上拉电阻至3.3V！

一定要外接上拉电阻至3.3V！

一定要外接上拉电阻至3.3V！

一定要外接上拉电阻至3.3V！

开漏输出好理解，加上拉后可以输出正常高低电平，而且stm32的IO口设置成开漏输出后，其实是双向的，这点可以从下图看出。手册上说配置成输出后，采样输入数据寄存器里的值即可得到IO状态。

从图上还可以看到。IO管脚内部是有稳压管的。有的管脚会被稳压到3.3VVDD，有的会被稳压到5V，VDD_FT，所以网上说什么上拉至5V其实指得是在FT管脚上才能实现的，不然再上拉也拉不上去。顶多3.3,再多就烧了。

单向半双工（Half Deplux）的实现也比较简单，代码如下。

int main(void)
{
    usart_Configuration();    

  while(NbrOfDataToRead2--)
  {
    /* Wait until end of transmit */
    while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET)
    {

    }
    /* Write one byte in the USARTy Transmit Data Register */
    
    USART_SendData(USART1, TxBuffer1[TxCounter1++]);
    //    GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);    
    /* Wait the byte is entirely received by USARTz */  
    while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_RXNE) == RESET)
    {
    }
    /* Store the received byte in the RxBuffer2 */
    RxBuffer2[RxCounter2++] = USART_ReceiveData(USART2);
    //GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);
  }
   USART_ReceiveData(USART1);
  while(NbrOfDataToRead1--)
  { 
    /* Wait until end of transmit */
    while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TXE)== RESET)
    {
    }
    /* Write one byte in the USARTz Transmit Data Register */
    USART_SendData(USART2, TxBuffer2[TxCounter2++]);

    /* Wait the byte is entirely received by USARTy */
    while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE) == RESET)
    {
    }
    /* Store the received byte in the RxBuffer1 */
    RxBuffer1[RxCounter1++] = USART_ReceiveData(USART1);
  }


    /* Check the received data with the send ones */
  TransferStatus1 = Buffercmp(TxBuffer1, RxBuffer2, TxBufferSize1);
  if(TransferStatus1)
  {GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);}
  /* TransferStatus = PASSED, if the data transmitted from USARTy and  
     received by USARTz are the same */
  /* TransferStatus = FAILED, if the data transmitted from USARTy and 
     received by USARTz are different */
  TransferStatus2 = Buffercmp(TxBuffer2, RxBuffer1, TxBufferSize2);
    if(TransferStatus2)
  {GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1);}
  while (1)
  {
  }


//IO配置部分
void Rcc_Configuration(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);
}

void UsartGPIO_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART2, ENABLE);
    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1, ENABLE);
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;             
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  //Tx1         
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;            
    //GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; 
    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);//Tx2

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);      //PB0---LED0
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);      //PB1---LED1s

}

void usart_Configuration(void)
{
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

    Rcc_Configuration();
    
    UsartGPIO_Configuration();

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 230400;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);

    USART_HalfDuplexCmd(USART1,ENABLE);
    USART_HalfDuplexCmd(USART2,ENABLE);
    
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
    USART_Cmd(USART2, ENABLE);
}

代码地址：

stm32单线收发.zip-单片机文档类资源-CSDN下载

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