STM32串口proteus虚拟仿真通信实验

实验目标

本实验使用VSPD虚拟两个串口COM1和COM2。串口助手作为上位机通过COM2串口发送命令到单片机，控制LED灯点亮和熄灭。单片机作为下位机通过COM1端口接收控制命令，并改变LED灯的状态。

绘制电路图

启动proteus8，建立一个新的仿真工程，绘制如下电路图。

电路图右侧连接到PD0和PD1引脚的是晶振电路，本实验采用HSE（高速外部时钟），需要外接晶振电路，为单片机提供稳定的8Mhz时钟信号。

晶振电路由晶振和两个相同容量的电容构成，这两个电容一般称为匹配电容或负载电容，并联到晶振两端，为晶体振荡提供电流回路，若没有这两个电容，晶振的振荡会因为没有电流回路而停振，这两个电容的容量都很小，选择几十皮法即可，两个电容的另一端都需要接地。
单片机的PD0和PD1是外接时钟引脚，PD0为片内振荡电路的输入端，PD1为片内振荡电路的输出端，这两个引脚外接晶振和电容，晶振一般取值为12MHZ，电容一般取值为10P~30P。

在proteus仿真电子元器件库搜索“COMPIM”，添加串口仿真器件到电路模型元器件库，添加一个串口器件到电路模型，Physical port设置为COM1，并设置Physical Baud rate为115200，Physical Data Bits设置为8（数据位为8位）。这个地方配置的参数，需要我们在CSTM32CubeIDE中配置相同参数，而且在串口助手测试时，也是用相同参数，即8N1+115200。

构建工程

启动STM32CubeIDE，新建STM32工程，工程名称为“STM32SerialPort”，单片机选择STM32F103R6。
在“Project Explorer”窗口，选择并打开工程的STM32SerialPort.ioc文件，该文件是STM32项目的配置文件。开发人员可以通过图形化界面配置STM32单片机的各个外设、引脚、时钟、中断等资源，这些配置信息会存储在.ioc文件中。当STM32CubeIDE自动生成代码时，这些信息会被用来生成初始化代码，这些代码通常包括外设初始化、时钟配置、引脚配置等。
配置窗口如下图所示：

完成如下配置：

• 通过修改 RCC寄存器的相关位来启用 HSE。
• 配置通信模式为asynchronous异步通信模式，8N1+115200的串口通信参数。
• 开启USART1中断
• 配置GPIO端口引脚
• 配置系统时钟为72Mhz

配置完成后，选择保存文件，STM32CubeIDE会自动生成上述配置代码。

添加代码

在main.c文件内，需要添加delay_us(uint32_t us)函数，该函数实现毫秒级延时。

void delay_ms(uint32_t ms) {

uint32_t startTick = uwTick;

while ((uwTick - startTick) < ms) {

    }

}

 

函数delay_us依赖于一个全局变量 uwTick 来计算时间差。uwTick 变量由 SysTick 定时器的中断服务例程（ISR）来更新，每次中断时递增，从而记录自系统启动以来经过的毫秒数。

函数通过计算 uwTick 的当前值与开始值之差来确定是否达到了指定的延时时间，该函数为阻塞函数，因为在延时等待期间，CPU 将一直执行这个空循环，不做其他任何工作。该函数不适用于需要高效利用 CPU 或需要同时处理多个任务的系统。在多任务系统中，考虑使用操作系统提供的延时函数来避免忙等待。

完整的main()函数代码如下：

int main(void)
{
  HAL_Init();

  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();

  while (1)

  {

  delay_ms(1000);

  // 反转PC1引脚的输出状态

  HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_1);

  }

}

 

函数内部调用HAL_Init()函数对HAL进行初始化，调用SystemClock_Config()对系统时钟进行初始化，调用MX_GPIO_Init()函数对配置的引脚进行初始化。

在函数的while循环内部，调用delay_ms(1000)函数延时1000ms，然后调用HAL_GPIO_TogglePin()函数切换GPIO引脚（在这里是PC1）的输出状态，这样，连接在PC1引脚上的LED就会以1秒的间隔闪烁。

编译和运行程序

编译成功后，启动Proteus8，打开建立的延时实验仿真工程，为STM32F103R6单片机设置运行程序。程序执行效果如下图所示：