STM32微控制器虛擬串口通信實(shí)現(xiàn)與仿真

熊軍洲

摘 要 針對(duì)STM32微控制器串口通信，提出了一種虛擬串口通信仿真方法，采用虛擬串口軟件、串口調(diào)試助手及Keil軟件相結(jié)合的方式對(duì)串口的發(fā)送和接收進(jìn)行仿真。結(jié)果表明，該方法在不需要硬件的前提下STM32微控制器串口能依靠軟件仿真正常地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，驗(yàn)證串口正常工作。

關(guān)鍵詞 STM32 串口 虛擬串口軟件 串口調(diào)試助手 Keil

中圖分類號(hào)：TP335 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1實(shí)現(xiàn)原理與仿真設(shè)置

該方法不需要硬件開發(fā)板和仿真器，也不關(guān)注計(jì)算機(jī)是否有串口，而是利用虛擬串口軟件（Virtual Serial Port Driver，VSPD）創(chuàng)建虛擬的串行通信接口，因此計(jì)算機(jī)上需要安裝VSPD軟件、串口調(diào)試助手和Keil uVision5軟件。VSPD成對(duì)地創(chuàng)建虛擬串口，這些虛擬的串口與真實(shí)的物理串口在使用上完全一致，通過(guò)虛擬互連將創(chuàng)建的成對(duì)串口相互連在一起，相當(dāng)于使用數(shù)據(jù)線連接了兩個(gè)串口，從而可以實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的仿真。新建虛擬串口的數(shù)量是不受限制的，因此可以方便地?cái)U(kuò)展串口的數(shù)量。具體的仿真設(shè)置如下：

1.1打開VSPD軟件，創(chuàng)建虛擬串口

打開軟件后，在出現(xiàn)的界面上manage ports選擇兩個(gè)串口號(hào)然后點(diǎn)擊Add pair，這時(shí)界面左側(cè)的Serial ports explorer部分的Virtual ports下顯示兩個(gè)虛擬串口COM1和COM2。這兩個(gè)串口即為創(chuàng)建完的串口，如果需要繼續(xù)增加串口，只需在manage ports下繼續(xù)選擇串口號(hào)然后點(diǎn)擊Add pair即可。將虛擬串口COM1和COM2與STM32微控制器中的一個(gè)USART綁定，即可實(shí)現(xiàn)USART的仿真調(diào)試。

1.2打開Keil uVision5軟件，綁定串口

將編寫的串口程序編譯鏈接生成可執(zhí)行文件后，在Dubug模式下進(jìn)行調(diào)試仿真。在軟件下方出現(xiàn)的Command窗口命令欄中先后輸入兩條命令：MODE和ASSIGN，其格式如下：

MODE COMx baudrate， parity， databits， stopbits

ASSIGN channel outreg

MODE命令為設(shè)置將要綁定的虛擬串口參數(shù)。COMx（x=1，2，3……）為虛擬串口號(hào)，baudrate為串口的有效波特率（如1200， 2400， 9600， 或 19200），parity為奇偶檢驗(yàn)設(shè)置（parity為0表示無(wú)檢驗(yàn)位，為1表示奇檢驗(yàn)，為2表示偶檢驗(yàn)），databits為數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)（databits為8表示8位數(shù)據(jù)位，為7表示7位數(shù)據(jù)位），stopbits為停止位的個(gè)數(shù)（為1表示1位停止位，為15表示1.5位停止位，為2表示2位停止位）。

ASSIGN命令為將計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的虛擬串口與微控制器的仿真串口綁定。channel為虛擬串口 COMx（x=1，2，3……），inreg和outreg為微控制器串口的輸入和輸出（inreg取值為SxIN， outreg取值為SxOUT，x=1，2，3）。

本文將MODE和ASSIGN命令分別設(shè)置為：

MODE COM1 9600，0，8，1

ASSIGN COM1 S2OUT

仿真多個(gè)串口時(shí)，由于創(chuàng)建的虛擬串口較多，為避免每次仿真時(shí)都要輸入命令，可以創(chuàng)建一個(gè)配置文件USART.txt，將以上的MODE和ASSIGN命令先后寫入，如有多個(gè)串口需要綁定則需要寫入多組MODE和ASSIGN命令，格式相同，具體參數(shù)根據(jù)實(shí)際程序要求設(shè)置。創(chuàng)建完配置文件后，將后綴改為.ini，如本文將USART.txt改為USART.ini，在設(shè)置Keil參數(shù)時(shí)，將Debug選項(xiàng)卡中的Initialization File路徑中。

1.3打開串口調(diào)試助手，配置參數(shù)

設(shè)置端口號(hào)為創(chuàng)建的虛擬串口COM2，按仿真程序設(shè)置波特率為9600 ，無(wú)奇偶檢驗(yàn)位，停止位為1位，數(shù)據(jù)位為8位。

2串口收發(fā)仿真測(cè)試

通過(guò)軟件仿真串口程序，串口調(diào)試助手顯示如圖2所示：

由測(cè)試結(jié)果可知，通過(guò)虛擬串口，串口調(diào)試助手和微控制器之間能夠正確地收發(fā)數(shù)據(jù)，通信正常。

3結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了STM32串口仿真時(shí)使用虛擬串口的方法，全部采用軟件仿真的方式，成本低，效率高，大大減少了軟件開發(fā)時(shí)間。測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性，在實(shí)踐開發(fā)和教學(xué)當(dāng)中具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 王益涵，孫憲坤，史志才.嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2016.

[2] 陳志旺.STM32嵌入式微控制器快速上手（第2版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[3] 張勇.ARM Cortex-M3嵌入式開發(fā)與實(shí)踐[M].北京：清華大學(xué)出版社，2017.