基于MM32L0130的LPUART应用（1）

LPUART（Low power universal asynchronous receiver transmitter，低功耗通用异步收发器），相比标准的UART，其功耗极低，支持在低功耗模式下运行，并且可以将MCU从低功耗模式唤醒。

本文介绍MM32全新低功耗系列MM32L0130的LPUART外设，实现基本UART收发通信、通过UART中断使MCU从低功耗模式中唤醒。

1 LPUART 简介

1.1 LPUART功能框图

1.2 LPUART功能特征

支持UART帧格式的全双工异步数据收发。

支持输入任意频率的时钟源，可配置为LSE/LSI/PCLK。

支持可编程的波特率数据传输，发送和接收时可采用3、4分频交替，防止累计误差。

可配置奇偶校验位、停止位。

可配置收发数据信号取反。

2 LPUART时钟配置

LPUART时钟源配置寄存器在RCC_CFGR2中的位0和位1，可配置LSE、LSI、PCLK作为时钟源。

3 LPUART中断与唤醒

支持的中断源：

接收缓冲溢出

帧错误

奇偶校验错误

接收器检测到起始位

接收器检测到下降沿

接收器完整接收 1byte 数据

接收器完整接收数据且与预设数据匹配

发送器数据完成发送

发送器缓冲空

支持低功耗模式下的唤醒源：

接收器检测到下降沿唤醒

接收器检测到起始位唤醒

接收器1字节接收完成唤醒

接收器1字节数据接收并匹配唤醒

4 接收和发送时序

由于LPUART工作时钟不是波特率的整数倍，采用固定分频系数的话会引入累计误差，所以在接收和发送的时候采用3、4分频交替进行接收和发送，每个bit采样一次，每个bit采用3分频还是4分频由MCTL寄存器控制，接收和发送时序图如下：

当LPUART工作时钟配置为标准的32.768KHz时，软件可配置BREN为0，然后根据通信波特率调整调制寄存器MCTL，建议配置参数如下表：

5 LPUART寄存器概览

6 LPUART实现普通UART功能配置步骤

1. 开启LPUART所选时钟源
2. 配置RCC_CFGR2寄存器选择LPUART时钟
3. 配置 LPUBAUD 寄存器决定波特率
4. 根据波特率选择合适的调制参数，配置 MCTL 寄存器
5. 配置 LPUCON 寄存器，选择帧格式、极性、中断参数等
6. 配置 LPUEN 寄存器打开发送、接收使能

7 发送和接收数据

发送数据：

将待发送的数据写入LPUTXD，当发送完成时，LPUSTA的TXE标志位会被硬件置起，表示数据已传入移位寄存器，发送 buffer为空。此时可往LPUTXD写入下一个数据。软件向发送buffer写数据时TXE标志位自动清零。

接收数据：

当接收一个完整帧时，LPUSTA的RXF标志位置起，表示已完整接收数据，此时软件可读取LPURXD读出接收到的数据。软件读LPUDATA寄存器时，RXF标志位自动清零。

8 LPUART功能实现代码

首先编写基础UART的代码，通过轮询的方式发送和接收数据。然后添加中断代码，实现通过LPUART将MCU从低功耗模式唤醒。

8.1 基于LSE时钟的基础UART功能实现代码

a.

开启BKP、LSE时钟，待LSE时钟稳定，使能LPUART时钟：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_BKP, ENABLE);
PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
RCC_LSEConfig(RCC_LSE_ON);
DELAY_Ms(100);
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_LSERDY) == RESET) {;}
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2ENR_LPUART1, ENABLE);

b.

配置LPUART的LPUART_InitTypeDef结构体参数：

LPUART_InitTypeDef init_struct;
init_struct.LPUART_Clock_Source = 0; //时钟源选择
init_struct.LPUART_BaudRate = LPUART_Baudrate_9600; //波特率选择9600
init_struct.LPUART_WordLength = LPUART_WordLength_8b; //8位数据位
init_struct.LPUART_StopBits = LPUART_StopBits_1; //1位停止位
init_struct.LPUART_Parity = LPUART_Parity_No; //没有校验位
init_struct.LPUART_MDU_Value = 0x952; //波特率调制控制寄存器
init_struct.LPUART_NEDET_Source = LPUART_NegativeDectect_Source2;//下降沿采样使能
init_struct.LPUART_RecvEventCfg = LPUART_RecvEvent_Start_Bit;//中断检测模式
LPUART_Init(LPUART1, &init_struct);
LPUART_Cmd(LPUART1, ENABLE);

c.

设置LPUART引脚复用，例程复用到PA4、PA5：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
RCC_GPIO_ClockCmd(GPIOA, ENABLE);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_3);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_3);

//LPUART1_TX   GPIOA.4
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

//LPUART1_RX    GPIOA.5
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

d.

编写发送函数：

void Output_Byte(LPUART_TypeDef* lpuart, uint8_t dat)
{
    LPUART_SendData(lpuart, dat);
    while(!LPUART_GetFlagStatus(lpuart, LPUART_LPUSTA_TXE));
}

e.

编写轮询接收函数：

uint8_t Input_Byte(LPUART_TypeDef* lpuart)
{
    uint8_t temp;
    while(1) {
        if(LPUART_GetFlagStatus(lpuart, LPUART_LPUSTA_RXF)) {
            //read LPUART_LPUSTA_RXF bit and clear
            temp = (uint8_t)LPUART_ReceiveData(lpuart);
            break;
        }
    }
    if(temp == 0xd) {
        return 0;
    }
    return temp;
}

f.

编写实验样例：

void LPUART_TxRx_Test(void)
{
    uint8_t temp, i;
    char string[] = "LPUART polling test!\\r\\n";

    for(i = 0; i < strlen(string); i++)
    {
        Output_Byte(LPUART1, string[i]);
    }
    while(1)
    {
        temp = Input_Byte(LPUART1);
        if(temp != 0)
        {
            Output_Byte(LPUART1, temp);
        }
    }
}

g.

在main函数中配置好LPUART后，调用LPUART_TxRx_Test函数，可得到如下实验结果：

8.2 在上述基本LPUART配置的基础上增加中断配置代码，实现唤醒低功耗模式中的MCU

a.

开启SYSCFG、PWR时钟：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2ENR_SYSCFG, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_PWR, ENABLE);

b.

EXTI模块可以产生中断请求，用来唤醒低功耗模式中的MCU，LPUART连接到EXTI22，使能EXTI22：

EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct;
EXTI_StructInit(&EXTI_InitStruct);
EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line22;
EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;
EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);

c.

配置NVIC：

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = LPUART1_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPriority = 1;
NVIC_Init( &NVIC_InitStruct);

d.

清除接收标志并打开接收中断：

LPUART_ClearITPendingBit(LPUART1, LPUART_LPUIF_RXIF);
LPUART_ITConfig(LPUART1, LPUART_LPUCON_RXIE, ENABLE);

e.

定义RX缓存，然后编写中断服务函数：

char rxDataBuf[10], cnt = 0;
uint8_t cnt_flag = 0;
void LPUART1_IRQHandler()
{
    if(LPUART_GetFlagStatus(LPUART1, LPUART_LPUSTA_START))
    {
        LPUART_ClearFlagStatus(LPUART1, LPUART_LPUSTA_START);

    }
    if(LPUART_GetITStatus(LPUART1, LPUART_LPUIF_RXIF) == SET)
    {
        LPUART_ClearITPendingBit(LPUART1, LPUART_LPUIF_RXIF);
        rxDataBuf[cnt] = LPUART_ReceiveData(LPUART1);
        if(++cnt >= 10)
        {
            cnt_flag = 1;
            cnt = 0;
        }
    }
}

f.

编写实验样例：

void LPUART_Wakeup_Test(void)
{
    uint8_t temp, i;
    char string1[] = "LPUART wakeup mcu test!\\r\\n";
    char string2[] = "mcu stop!\\r\\n";
    char string3[] = "mcu wakeup!\\r\\n";

    for(i = 0; i < strlen(string1); i++)
    {
        Output_Byte(LPUART1, string1[i]);
    }
    DELAY_Ms(20);
    for(i = 0; i < strlen(string2); i++)
    {
        Output_Byte(LPUART1, string2[i]);
    }
    PWR_EnterSTOPMode(PWR_Regulator_LowPower, PWR_STOPEntry_WFI);//休眠
    for(i = 0; i < strlen(string3); i++)
    {
        Output_Byte(LPUART1, string3[i]);
    }

    while(1)
    {

    }
}

g.

在main函数中配置好LPUART后，调用实验函数LPUART_Wakeup_Test，可以的到如下结果：