逻辑分析仪
什么是逻辑分析仪
逻辑分析仪(Logic Analyzer)是一种工具,用于分析数字信号,例如控制信号,时钟信号等等。它可以用于调试和验证数字电路、嵌入式系统等等
本人采用的是mini版USB 逻辑分析仪。总共有10个端口,其中8个为分析通道,一个时钟信号,一个是GND。
8路通道可以同时测8路信号。
软件安装
根据实际情况进行安装选择所需要的版本,这里我选用的是2.4.7的版本,可根据需要选择更高版本
下载地址:https://discuss.saleae.com/t/logic-2-4-7/2124
安装2.4.7版本流程
● 主界面中的顶部,如果显示Disconnected,说明逻辑分析仪没有和PC电脑连接;如果显示Connected,表示已经连接
● 菜单部分
● 8个调试通道
● 右侧功能部分,绿色按钮为调试按钮
串口调试UART⭐⭐
什么是串口
串口是一种在数据通讯中广泛使用的通讯接口,通常我们叫做UART (通用异步收发传输器Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),其具有数据传输速度稳定、可靠性高、适用范围广等优点。在嵌入式系统中,串口常用于与外部设备进行通讯,如传感器、液晶显示屏、WiFi模块、蓝牙模块等。
串口通信中的 TXD(Transmit Data)和 RXD(Receive Data)是串口通信中的两个重要信号。
TXD是指串口发送端的数据信号,而RXD是指串口接收端的数据信号。在串口通信中,发送端把要发送的数据发送到TXD引脚上,接收端则通过RXD引脚来接收这些数据。
TXD和RXD信号的实现方式取决于使用的芯片或模块。一般来说,它们都是通过芯片或模块的串口功能来实现的,这需要将相应的引脚连接到芯片或模块的串口引脚上。
在发送数据时,需要将要发送的数据通过串口的发送缓冲区发送到TXD引脚上,接收端通过RXD引脚接收这些数据并放入接收缓冲区中。在接收端收到完整的数据后,可以通过相应的处理进行数据的解析和处理。
需要注意的是,TXD和RXD的电平标准也需要一致,一般常见的有TTL电平和RS232电平,如果不一致则需要进行电平转换。同时,在编写程序时也需要注意串口波特率、数据位、停止位等参数的设置,以保证通信的稳定和可靠。
以下是STC8H的芯片引脚介绍图
其中有4组Uart通讯口:
串口TTL通讯协议
串口TTL(Transistor-Transistor Logic)是一种串口通信协议,使用TTL电平来进行串口数据传输。它主要用于嵌入式系统、传感器、模块等设备之间的数据通信。
串口TTL主要包括两个信号线:TX(Transmit,发送)和RX(Receive,接收)。TX线是串口TTL的输出线路,用于将数据从串口设备发送出去;RX线是串口TTL的输入线路,用于接收数据到串口设备。
串口TTL使用的是异步串行通信协议,其数据传输的原理是将数据分成一定的数据帧,在数据帧的首尾各加上一个起始位和停止位,用于确定每个数据帧的开始和结束位置。此外,串口TTL通信协议还规定了数据位的长度和奇偶校验位。
串口TTL通常有不同的波特率(Baud Rate)可供选择,波特率是指每秒钟传输的数据位数,通常表示为 bps(bits per second),比如 9600 bps、115200 bps 等等。波特率的设置必须要保证发送和接收设备的波特率一致,否则会导致通信失败。
需要注意的是,串口TTL使用的是TTL电平,其电压范围是0~5V,不同的设备的串口TTL信号的电平有时会有所不同,因此在连接不同设备时需要注意电平的兼容性。
串口转USB
串口转 USB 是一种将串口信号转换为 USB 信号的设备。它通常被用于连接没有 USB 接口的设备(如单片机、传感器等)与计算机之间的通讯,使这些设备可以通过 USB 接口与计算机进行通信。
在使用串口转 USB 设备时,需要将其插入计算机的 USB 接口,并将串口连接到需要通信的设备上。在计算机中打开串口终端程序,设置串口参数(如波特率、数据位、停止位等),即可开始进行数据传输。在通信过程中,串口转 USB 设备将串口信号转换为 USB 信号,并将其发送到计算机上,或者将从计算机上接收到的 USB 信号转换为串口信号并发送到外部设备上。
串口转 USB 设备通常由一个 USB 转串口芯片和一个串口接口组成。常见的 USB 转串口芯片有 FTDI 和 CH340 等,它们提供了一组标准的串口接口,可以方便地连接到各种外部设备上。
总之,串口转 USB 设备是一种非常实用的工具,它可以帮助我们连接各种没有 USB 接口的设备,方便数据的传输和通讯。
STC8H核心板串口调试
- 原理图
○ D+D-对应的usb口,和pc主机连接
○ P3.1P3.0对应的芯片
○ 采用CH340将串口和USB之间进行转换
所以,我们在PC机上为什么会装串口驱动,主要是用来解析CH340转换后的消息,这样PC机就能认识了 - 使用库函数编写串口通讯逻辑
需求:通过串口调试工具,发送消息给开发板,开发板原封不动的将消息传回。
开发步骤:
a. 新建项目
b. 导入库函数
c. 编写逻辑
串口调试实现
- 新建项目。新建main.c文件
- 导入函数库。拷贝以下函数库文件到项目目录:
a. Config.h Type_def.h
b. GPIO.hGPIO.c
c. Delay.hDelay.c
d. UART.hUART.cUART_Isr.c
e. NVIC.c NVIC.h
f. Switch.h - 代码编写(发送)
#include "Config.h"
#include "GPIO.h"
#include "UART.h"
#include "Delay.h"
#include "NVIC.h"
#include "Switch.h"/************* 功能说明 **************
双串口全双工中断方式收发通讯程序。通过PC向MCU发送数据, MCU收到后通过串口把收到的数据原样返回, 默认波特率:115200,N,8,1.通过开启 UART.h 头文件里面的 UART1~UART4 定义,启动不同通道的串口通信。
******************************************//******************* IO配置函数 *******************/
void GPIO_config(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //结构定义GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; //指定要初始化的IO, GPIO_Pin_0 ~ GPIO_Pin_7GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp; //指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PPGPIO_Inilize(GPIO_P3,&GPIO_InitStructure); //初始化
}/*************** 串口初始化函数 *****************/
void UART_config(void)
{COMx_InitDefine COMx_InitStructure; //结构定义COMx_InitStructure.UART_Mode = UART_8bit_BRTx; //模式, UART_ShiftRight,UART_8bit_BRTx,UART_9bit,UART_9bit_BRTxCOMx_InitStructure.UART_BRT_Use = BRT_Timer1; //选择波特率发生器, BRT_Timer1, BRT_Timer2 (注意: 串口2固定使用BRT_Timer2)COMx_InitStructure.UART_BaudRate = 115200ul; //波特率, 一般 110 ~ 115200COMx_InitStructure.UART_RxEnable = ENABLE; //接收允许, ENABLE或DISABLECOMx_InitStructure.BaudRateDouble = DISABLE; //波特率加倍, ENABLE或DISABLEUART_Configuration(UART1, &COMx_InitStructure); //初始化串口1 UART1,UART2,UART3,UART4NVIC_UART1_Init(ENABLE,Priority_1); //中断使能, ENABLE/DISABLE; 优先级(低到高) Priority_0,Priority_1,Priority_2,Priority_3UART1_SW(UART1_SW_P30_P31); //UART1_SW_P30_P31,UART1_SW_P36_P37,UART1_SW_P16_P17,UART1_SW_P43_P44
}/**********************************************/
void main(void)
{// EAXSFR(); /* 扩展寄存器访问使能 */GPIO_config();UART_config();EA = 1;TX1_write2buff(0x23); // #printf("STC8H8K64U UART1 Test Programme!\r\n"); //UART1发送一个字符串PrintString1("STC8H8K64U UART1 Test Programme!\r\n"); //UART1发送一个字符串while (1){TX1_write2buff(0x2F); // /delay_ms(250);delay_ms(250);delay_ms(250);delay_ms(250);}
}
- 代码编写(接收并回写)
#include "Config.h"
#include "GPIO.h"
#include "UART.h"
#include "Delay.h"
#include "NVIC.h"
#include "Switch.h"void GPIO_config(void) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //结构定义GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1; //指定要初始化的IO, P30, P31GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_PullUp; //指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PPGPIO_Inilize(GPIO_P3, &GPIO_InitStructure);//初始化
}void UART_config(void) {COMx_InitDefine COMx_InitStructure; //结构定义COMx_InitStructure.UART_Mode = UART_8bit_BRTx; //模式, UART_ShiftRight,UART_8bit_BRTx,UART_9bit,UART_9bit_BRTxCOMx_InitStructure.UART_BRT_Use = BRT_Timer1; //选择波特率发生器, BRT_Timer1, BRT_Timer2 (注意: 串口2固定使用BRT_Timer2)COMx_InitStructure.UART_BaudRate = 115200ul; //波特率, 一般 110 ~ 115200COMx_InitStructure.UART_RxEnable = ENABLE; //接收允许, ENABLE或DISABLECOMx_InitStructure.BaudRateDouble = DISABLE; //波特率加倍, ENABLE或DISABLEUART_Configuration(UART1, &COMx_InitStructure); //初始化串口1 UART1,UART2,UART3,UART4NVIC_UART1_Init(ENABLE,Priority_1); //中断使能, ENABLE/DISABLE; 优先级(低到高) Priority_0,Priority_1,Priority_2,Priority_3UART1_SW(UART1_SW_P30_P31); //UART1_SW_P30_P31,UART1_SW_P36_P37,UART1_SW_P16_P17,UART1_SW_P43_P44
}void on_uart1_recv() {u8 i;// RX_Cnt收到的数据个数(字节u8 - unsigned char)// 将收到的数据, 按字节逐个循环for(i=0; i<COM1.RX_Cnt; i++) {u8 dat = RX1_Buffer[i]; // 1 1 1 1 0 0 0 0 -> 0xF0TX1_write2buff(dat); //收到的数据原样返回}
}
/**
开启串口调试,接收数据,把收到的数据原样返回**/
void main() {// 初始化IOGPIO_config();// 初始化UARTUART_config();// 开启中断(全局)必须要写!EA = 1;// 写一个字节TX1_write2buff(0x23);// 通过PrintString1输出字符串PrintString1("STC8H8K64U UART1 Test Programme!\r\n"); //UART1发送一个字符串// 通过printf输出字符串printf("STC8H8K64U UART1 Test Programme!\r\n"); //UART1发送一个字符串while(1) {// 超时计数// 一旦收到了一个字节数据,RX_TimeOut会初始化一个值(例如:5)if((COM1.RX_TimeOut > 0) && (--COM1.RX_TimeOut == 0)){ if(COM1.RX_Cnt > 0){// 收到数据了,on_uart1_recv();on_uart1_recv();}// 处理完数据,将数据个数清零COM1.RX_Cnt = 0;}// 注意这里delay代码的位置,属于whiledelay_ms(10);}
}
- 调试
使用STC-ISP调试工具进行调试。切换好串口助手,选择正确的串口,设置和代码中相同的波特率。
通过发送区进行数据发送,通过接收区观察接收内容。
串口调试重难点
功能配置
● 配置IO的工作模式:如果不配置工作模式,会导致串口不工作。(UART1的当前代码中的引脚P3.0和P3.1默认是准双向口,可以不配置,但是不要存在侥幸心理,导致其他的串口使用中没有配置准双向口)
● 配置UART的串口工作模式UART_Mode:
○ UART_ShiftRight同步移位输出:按位传输,效率低,通常不用。
○ UART_8bit_BRTx 8位数据,可变波特率:常用。发送和接收的数据为8位。
○ UART_9bit 9位数据,固定波特率,即无法在运行时动态更改波特率。
○ UART_9bit_BRTx 9位数据,可变波特率:发送和接收的数据为9位。最后一位为奇偶校验位。
● 配置UART的波特率RaudRate:根据实际情况来定,波特率越高,传输越快,但是出现丢帧的概率越高。通常115200就够用。单位是bit/s
● 配置UART的波特率发生器BRT_Use:系统提供了4个发生器,通常一一对应。
○ BRT_Timer1
○ BRT_Timer2
○ BRT_Timer3
○ BRT_Timer4
● 配置UART是否接收RxEnable:可以获取RXD接收的数据。
● 配置UART波特率加倍BaudRateDouble:默认不加倍,配置加倍会导致波特率是设定的双倍,过高会导致丢帧。
● 配置UART中断Interrupt和优先级Priority:UART的数据收发是通过中断实现的,如果不配置,则无法对外发送数据,TXD和RXD不工作。
● 配置UART的端口P_SW:串口通道可以通过几组引脚来实现,但是需要指明是哪一组。
中断开启
由于uart中的发送是通过中断实现的,需要开启,但是STC8还提供了一个总的开关,如果总开关不打开,一样不起作用。
开启中断的总开关
EA = 1;
引入依赖库
UART的接收与发送
- 关于接收
接收是通过接收缓冲区进行接收。
在死循环中,间隔一定时间到缓冲区中去取数据,有数据,说明就是接收了 - 关于发送
发送是通过发送缓冲区进行发送。
发送提供了单个字节发送的API: TX1_write2buff(byte)
发送提供了字符串发送的API: PrintString1(str)
逻辑分析仪调试
通过逻辑分析仪,分析RXD和TXD的数据
原理图分析
● P3.0引脚为RXD,对这个引脚进行分析即可
● P3.1引脚为TXD,对这个引脚进行分析即可
接线方式
● 将逻辑分析仪的通道1线和开发板中的P3.0引脚RXD连接。
● 将逻辑分析仪的通道2线和开发板中的P3.1引脚TXD连接。
● 将逻辑分析仪的GND线和开发板的GND连接。
程序和串口工具准备
a. 配置正确的波特率,选择对应的串口,打开串口
b. 在发送区域输入发送的内容
c. 点击自动发送,这样工具就会定时发送这个数据
串口通讯过程
逻辑分析仪调试
点击绿色按钮,进行数据分析
● 选择右侧的分析
● 观察到逻辑分析仪已经100%确认为 Async Serial信号,也就是串口信号
查看串口内容:
点击数据按钮,可以观察到,传输的内容为hello
,也就是分析出我们发送的内容