STM32USART

在STM32微控制器系列中，USART（通用同步/异步收发传输器）是一种常用的串行通信接口，能够支持多种通信协议。在工业领域，RS-485和IO-Link是两种常见的半双工通信协议，它们广泛应用于工业网络的物理层中。STM32F10x系列微控制器支持多达5个USART接口，并具备快速DMA（直接存储器访问）传输和低中断延迟的特性，这使得其非常适应于需要严格时序要求的RS-485和IO-Link通信。 RS-485协议允许在一个物理线路上传输数据，而IO-Link是一种用于连接传感器和执行器的点对点串行通信技术。这两种协议均为半双工通信，即同一时刻只能进行数据的发送或接收，不能同时进行。为了在发送和接收之间顺利切换，主设备需要生成一个方向控制信号，称为驱动器使能（DE）信号，来控制收发器（PHY）。该信号指明收发器应该处于发送模式还是接收模式，对于这两种协议而言，DE信号的时序管理是至关重要的。 当主设备从发送模式切换到接收模式时，必须确保DE信号能够在发送完毕后的一个位时间内从高电平切换到低电平。这是因为如果切换不及时，就有可能造成数据冲突，因为从设备可能已经准备好发送数据，而主设备的线路尚未完全释放为接收状态。因此，DE信号的及时切换是确保RS-485和IO-Link通信顺利进行的关键。 文档AN3070提供了关于如何利用STM32的驱动管理器来实现RS-485和IO-Link通信的方法，特别强调了DE信号的时序要求，并介绍了两种管理DE信号切换的方法。第一种方法涉及使用DMA（直接存储器访问）的发送完成中断和USART的发送完成中断；第二种方法则使用USART的发送完成中断和发送缓冲器清空中断来管理DE信号。 使用DMA中断的方法，DMA控制器全程负责管理数据的发送，将数据缓冲器中的内容持续发送至USART数据寄存器，直到DMA计数器读数为零。一旦DMA完成发送，将触发DMA发送完成中断，此时可启用USART发送完成中断，并在其中将DE引脚设置为低电平，以满足RS-485和IO-Link协议要求的快速切换。 使用USART中断的方法则侧重于USART自身的中断管理，利用发送完成中断和发送缓冲器清空中断来控制DE信号的切换。在发送最后一个字节的最后一位后，通过软件逻辑确保DE信号能在规定时间内完成高低电平的切换。 这些方法都需要硬件和软件的配合来完成。硬件上，STM32F10x的GPIO（通用输入/输出）端口可被用于管理DE信号，尽管在示例中使用了特定的GPIO端口，实际应用中可以选用任意可用的GPIO端口。 文档AN3070还对不同工作频率下DE信号切换的时间进行了测量，提供了测量结果和图表，以便开发者对不同工作条件下的通信性能有一个直观的了解。 总结来说，STM32微控制器在实现RS-485和IO-Link通信时，需要特别注意DE信号的时序问题，并通过合适的软件逻辑和中断管理，确保在发送和接收之间能快速、准确地切换状态，以此来适应工业级通信协议的要求。