模拟串口LV2,解决硬件串口资源不足问题！！！！

模拟串口通信 2.0 版本！！

我在前面的文章里面有写了虚拟串口通信，虽然说能用，但是用过的小伙伴都说 “好!”

优缺点:

先说一点，2.0版本并不适用于同硬件串口的所有场合，仅仅针对自己开发的电子垃圾的主从结构，比如自己的两块板子通信，或者硬件串口没得了又想追加串口不得已的情况。

优点:

1.可以设置任意波特率, 并且从机不可以识别任意波特率数据(只要主时钟频率高就行了)。

2.可以实现不定长度数据收发，并且用户能完成收发标志 1.0版本可不行。

3.减少资源消耗，同比1.0版本，在芯片内部外设资源上面有所减少。

4.同比1.0版本大大提高收发数据稳定性。反正我实验没有丢过数据。

好下面说缺点：

缺点:

1. 2.0版本相对于1.0版本，硬件接线上面多出了1根时钟线(相当于一个串口收发需要三根线，三根线，三根线，如果有多路虚拟串口，则每一路仅需要追加 2 根线，笑哭！！！ )。

2. 因为是任意波特率所以无法和其他硬件串口做对接如果非要接那你就吧波特率规定到和硬件一样。

3. 串口通信点对点，懂得都懂。只不过用的IO模拟，有些引脚上面的驱动能力要强那么丢丢，一对多可试试。

好！！到这里有人就会问了：三根线,你走SPI啥！再不济你走I2C，I2C还少根线。你三根线还是模拟的数据玩个鸡毛！！

嗯？问的好！我竟无言以对，但是这是全双工通信，而且没有比较严格的主从关系,而且通信只能主机发起，不能从机发起。

好！！那又有人会问：那和SPI 有啥子区别啥，都是三线全双工通信。

好那就看下面：
在这里插入图片描述
这是一个数据收发的时序图，上面可以看到从主模块出来的TX是在时钟的下降沿发出通信起始位，然后在每个下降沿到达时改变信号状态，在时钟上升沿进行数据采集，而RX则是反过来，在上升沿发起通信并且修改电平状态，下降沿采集状态。所以在两数据通信的时候上升和下降沿都有意义。

首先是主控板 :

下面来看配置情况：

这里我定义的三个通用IO口
IO_CLK :时钟输出脚（GPIO）
IO_RX :接受输入脚（GPIO）
IO_TX :数据输出脚（GPIO）
开一个定时器使能更新溢出中断(定时时间自己设置一个就行)

在这里插入图片描述

以上就是基本的软件配置信息，这一块比较简单大家大概配置一下就行了，剩下的就是代码部分了

/* *****************************************************************
*Copyright (C), 2019-2023, TTT
*Filename:          M_File_Oled.c
*Author  :          ZY
*Created Date :     15/02/2023
*Abstract   :       处理全局参数
*History :
*V1.0.0   : Initial (by ZY，15/02/2023)
***************************************************************** */
#include "M_File_IOUart.h"//定义结构体
struct IOUart  IOUart_h_Struct={ .IO_UART_RecvStat = COM_STOP_BIT};
/*****************************************
* 函数名: IoUartSendByte
* 功能说明: 模拟串口发送1个字节数据
* 形参：Byte 要发送的字节
* 返回值: 无
******************************************/
void IoUartSendByte(uint8_t Byte)
{uint8_t tmp = 0;static uint8_t count = 0;static uint8_t Old_IO_UART_StartTXFlag  = 0;// 开始位if(IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFlag1BIT != Old_IO_UART_StartTXFlag) {if(IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFlag1BIT == 1){IO_UART_TXD(0); //将TXD的引脚的电平置低count = 0;}Old_IO_UART_StartTXFlag = IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFlag1BIT;}else {if(count < 8)	{				tmp = (Byte >> count) & 0x01;if(tmp==0){IO_UART_TXD(0);}else{IO_UART_TXD(1);}count++;}else{IO_UART_TXD(1);//将TXD的引脚的电平拉高IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFlag1BIT = 0;   //结束 发送数据Old_IO_UART_StartTXFlag = 0;count =0;}}   
}/*******************************************************************************
*Name :            IO_UART_SendData
*Syntax :          void  IO_UART_SendData(const char *Data,uint32_t size)
*Parameters(in) :
*Parameters(out) : 无
*Return value :    无
*Description :     IO串口发送字符串
********************************************************************************/
void  IO_UART_SendString(const char *String)
{for(int i=0; i<strlen(String); i++){IoUartSendByte(String[i]);}
}/*******************************************************************************
*Name :            IO_UART_SendData
*Syntax :          void  IO_UART_SendData(const char *Data,uint32_t size)
*Parameters(in) :
*Parameters(out) : 无
*Return value :    无
*Description :     IO串口发送数据
********************************************************************************/
void IO_UART_SendData(const char *Data,uint32_t size)
{if(IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFLAGBuff == 0){IOUart_h_Struct.IO_Send_Size = size;memcpy(IOUart_h_Struct.IO_UART_TXBuff,Data,size);		IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFLAGBuff = 1;}
}/*******************************************************************************
*Name :            IO_UART_ReciveData
*Syntax :          void  IO_UART_ReciveData(void)
*Parameters(in) :
*Parameters(out) : 无
*Return value :    无
*Description :     IO串口接收字符串
********************************************************************************/
void IO_UART_ReciveData(void)
{if(IOUart_h_Struct.IO_UART_StartRxFlag == 1){IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvStat++;if(IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvStat == COM_STOP_BIT){									//接收到完整的1个字节数据if(IOUart_h_Struct.IO_UART_RxNum < _IO_RX_LENGHT){IOUart_h_Struct.IO_UART_RxBuff[IOUart_h_Struct.IO_UART_RxNum++] = IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvData;	//存入缓冲区}else{IOUart_h_Struct.IO_UART_RxNum = 0;										}IOUart_h_Struct.IO_UART_StartRxFlag = 0;							IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvData = 0;return;}if(IO_UART_RXD)//读取接收引脚的状态{IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvData |= (1 << (IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvStat - 1));}else{IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvData &= ~(1 << (IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvStat - 1));}}
}/*******************************************************************************
*Name :            IO_UART_Send_Buff
*Syntax :          void IO_UART_Send_Buff(void)
*Parameters(in) :
*Parameters(out) : 无
*Return value :    无
*Description :     IO串口发送数据处理
********************************************************************************/
void IO_UART_Send_Buff(void)
{static uint8_t OLD_IO_UART_StartTXFLAGBuff = 0;static uint8_t OLD_Send_Count = 0;if(OLD_IO_UART_StartTXFLAGBuff!= IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFLAGBuff){		 if(IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFLAGBuff == 1){OLD_Send_Count = 0;			  IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFlag1BIT = 1; //发送数据}		 OLD_IO_UART_StartTXFLAGBuff = IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFLAGBuff;		}else{if(IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFLAGBuff == 1){if(OLD_Send_Count<IOUart_h_Struct.IO_Send_Size){IoUartSendByte(IOUart_h_Struct.IO_UART_TXBuff[OLD_Send_Count]);if(IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFlag1BIT == 0){						OLD_Send_Count++;if(OLD_Send_Count<IOUart_h_Struct.IO_Send_Size){IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFlag1BIT = 1; //发送数据}}else{}		 }else{IOUart_h_Struct.IO_UART_StartTXFLAGBuff = 0;IOUart_h_Struct.IO_Send_Size =0 ;	}}}
}/*******************************************************************************
*Name :            IO_UART_Time_CountDown_Deal
*Syntax :          void IO_UART_Time_CountDown_Deal(void)
*Parameters(in) :
*Parameters(out) : 无
*Return value :    无
*Description :     IO串口倒计时处理
********************************************************************************/
void IO_UART_Time_CountDown_Deal(void)
{if(IOUart_h_Struct.IO_UART_RxTimeOut>0){if(IOUart_h_Struct.IO_UART_RxTimeOut == 1){IOUart_h_Struct.IO_UART_RxTimeOut --;IOUart_h_Struct.IO_UART_RxOK = 1;     //一条数据接收完成IOUart_h_Struct.IO_UART_RxNum = 0;//完整接受到一条数据//TsUserM_h_Flag.e_u_UartAppceptFlag[0] = ON;return ;}IOUart_h_Struct.IO_UART_RxTimeOut--;	}else{}
}

/* *****************************************************************
*Copyright (C), 2019-2023, TTT
*Filename:          M_File_IOUart.h
*Author  :          ZY
*Created Date :     15/02/2023
*Abstract   :       处理全局参数
*History :
*V1.0.0   : Initial (by ZY，15/02/2023)
***************************************************************** */
#ifndef __M_FILE_IOUart_H__
#define __M_FILE_IOUart_H__//#include "M_File_Flag.h"
/*自己定义导入的.h 文件 ******************************************************/#define _IO_RX_LENGHT        200       																//接收数据长度
#define _IO_RX_TIMECOUNTDOWN  15																	//接收数据超时倒计时
/*
*@串口接收字节
*/
enum 
{COM_START_BIT = 0,COM_D0_BIT,COM_D1_BIT,COM_D2_BIT,COM_D3_BIT,COM_D4_BIT,COM_D5_BIT,COM_D6_BIT,COM_D7_BIT,COM_STOP_BIT,
};struct IOUart{uint8_t 	IO_UART_RecvData; 							//接收数据uint8_t 	IO_UART_RecvStat;  							//接收状态		uint16_t    IO_UART_RxNum;								//接收数据长度uint8_t 	IO_UART_RxBuff[_IO_RX_LENGHT];				//模拟串口接收数据缓冲区uint8_t     IO_UART_TXBuff[_IO_RX_LENGHT];				//模拟串口发送数据缓冲区uint32_t 	IO_UART_RxTimeOut;            				//模拟串口接收超时计数uint8_t 	IO_UART_RxOK;               				//数据接收完成标志uint8_t 	IO_UART_StartRxFlag;						//开始接收标志，1开始接收，0不接收			uint8_t   IO_UART_StartTXFlag1BIT;						//开始发送标志，1开始发送，0不发送uint8_t   IO_UART_StartTXFLAGBuff;						//多字节发送uint16_t  IO_Send_Size;	
};/*把下面的引脚重新指定到自己指定的引脚上面 打开宏定义 ******************************************************/
#if 0    
//读取Rx脚
#define IO_UART_RXD  HAL_GPIO_ReadPin(IO_RX_GPIO_Port,IO_RX_Pin)     //模拟串口RX端
//设置Tx脚拉高拉低
#define IO_UART_TXD(n)  if(n) HAL_GPIO_WritePin(IO_TX_GPIO_Port, IO_TX_Pin, GPIO_PIN_SET); \else  HAL_GPIO_WritePin(IO_TX_GPIO_Port, IO_TX_Pin, GPIO_PIN_RESET);
//设置时钟脚													
#define IO_UART_CLK(n)  if(n) HAL_GPIO_WritePin(IO_CLK_GPIO_Port, IO_CLK_Pin, GPIO_PIN_SET); \else  HAL_GPIO_WritePin(IO_CLK_GPIO_Port, IO_CLK_Pin, GPIO_PIN_RESET);
#endifextern struct IOUart  IOUart_h_Struct;extern void IO_UART_Send_Buff(void);
extern void IO_UART_SendData(const char *Data,uint32_t size);
extern void IO_UART_Time_CountDown_Deal(void);
extern void IO_UART_ReciveData(void);#endif

定时器中断回调里面处理部分：

			HAL_GPIO_TogglePin(IO_CLK_GPIO_Port, IO_CLK_Pin);				//翻转输出时钟if(HAL_GPIO_ReadPin(IO_CLK_GPIO_Port, IO_CLK_Pin))      		//判断电平 当前输出为 高电平{IO_UART_Send_Buff();}else    //引脚拉低{IO_UART_Time_CountDown_Deal(); 			IO_UART_ReciveData();										 //处理虚拟串口接收数据	if((IO_UART_RXD == GPIO_PIN_RESET)&&(IOUart_h_Struct.IO_UART_StartRxFlag == 0))  //判定是否有低电平数据进入{if(IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvStat == COM_STOP_BIT)			//状态为停止位{IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvStat = COM_START_BIT;			//设置状态为起始位							IOUart_h_Struct.IO_UART_StartRxFlag = 1;					//开始接收					IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvData = 0;  						//接收数据							IOUart_h_Struct.IO_UART_RxTimeOut = _IO_RX_TIMECOUNTDOWN;//接收到数据把接收超时清零																}		 }}

上面是核心代码，如果接受不定长度代码可在 IO_UART_Time_CountDown_Deal 函数里面写接受完成标志。

模拟串口 printf 数据

/*******************************************************************************
Name           	 :FlagM_Uart_Printf
Syntax           :void UartM_485Printf(char *fmt,...)
Parameters(in)   :None              :-
Parameters(out)  :None              :-
Return value     :-                 :-
Description      :模拟串口数据打印
|******************************************************************************/
__align(8) char usart_txBuff[USART_TXBUFF_SIZE];                //字节对齐缓冲区
void FlagM_IOUart_Printf(char *fmt,...)
{uint32_t length;va_list ap;va_start(ap,fmt);vsprintf(usart_txBuff,fmt,ap);va_end(ap);length=strlen((const char*)usart_txBuff);   IO_UART_SendData(usart_txBuff,length);    
}

从机部分(时钟来来自主机):

IO_CLK :外部中断脚（EXIT）上升下降沿触发
IO_RX :接受输入脚（GPIO）
IO_TX :数据输出脚（GPIO）
在这里插入图片描述

基本配置比较简单

代码部分：

核心部分一样的，差异就是主机在定时回调里面处理数据，而从机则是在外部中断中回调里处理数据

	if(GPIO_Pin == IO_CLK_Pin){if(IO_UART_CLK == GPIO_PIN_RESET)							//RX 时钟引脚为低电平  {			IO_UART_Time_CountDown_Deal();  						//处理虚拟串口接收数据			 IO_UART_ReciveData();								//处理接受的数据if((IO_UART_RXD == GPIO_PIN_RESET)&&(IOUart_h_Struct.IO_UART_StartRxFlag == 0)){if(IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvStat == COM_STOP_BIT)//状态为停止位{IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvStat = COM_START_BIT;	//设置状态为起始位IOUart_h_Struct.IO_UART_StartRxFlag = 1;					//开始接收					IOUart_h_Struct.IO_UART_RecvData = 0;  						//接收数据IOUart_h_Struct.IO_UART_RxTimeOut = _IO_RX_TIMECOUNTDOWN;//接收到数据把接收超时清零																}}}else if(IO_UART_CLK == GPIO_PIN_SET)		{//这里是数据发送部分 上升沿发送数据IO_UART_Send_Buff(); }}