12m晶振 串口有输出

/*
 * STM32F407VGT6 - 485 <-> Type-C(PA9/PA10) 透明转发桥
 * ------------------------------------------------------------
 * Type-C  : 软件串口 PA9(TX)/PA10(RX)  115200  (bit-bang, DWT 定时)
 * 485     : 硬件串口 Serial1 / PB6(TX)+PB7(RX) 9600, EN=PB5 控方向
 * 外接串口 : Serial2 (PA2/PA3) 115200  每秒广播 "st" (不变)
 *
 * 转发逻辑:
 *   485 收到数据          -> 转发到 Type-C (PA9)
 *   Type-C(PA10) 收到数据 -> 转发到 485
 *
 * 注意: 485 为半双工，EN 高=发送 / 低=接收。须由 EN 同时控制 DE 与 RE
 *       (标准 MAX485 模块 DE//RE 共接, 高有效)，发送时接收关闭，避免自发自收回环。
 *       若你的模块 RE 被单独拉低(接收常开)，则 485 会收到自己发出的回环，
 *       需在模块端把 RE 也接到 EN。
 *
 * 软件串口 RX 关键说明:
 *   115200 下每字节间隔仅 ~87us。若用"进中断后忙等整帧(~107us)"的 ISR，
 *   ISR 比字节周期还长 -> 下一字节起始位被迟到采样 -> 末字节读成 FF(全1=空闲)。
 *   故 RX 改用 TIM3 定时器以 3x 波特率(345600Hz)采样，ISR 仅 ~2.9us，
 *   永不阻塞下一字节，从根本上解决末字节乱码。
 */

// 外接串口需自行定义（核心未提供 Serial2）
Uart Serial2(USART2);   // PA2(TX)/PA3(RX)

/* ============================================================
 * 12MHz 外接晶振专用时钟配置
 * 核心 F407 变体默认 PLL_M=8（按 8MHz 设计），12MHz 下 VCO=504MHz 超上限，
 * 覆盖 WEAK 的 SystemClock_Config，改 PLL_M=12 -> 168MHz，
 * 并显式声明 SystemCoreClock=168MHz，保证软件串口/DWT 定时与硬件串口波特率准确。
 * ============================================================ */
extern "C" void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {};

  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 12;             // 12MHz / 12 = 1MHz VCO 输入
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;            // VCO = 336MHz
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;   // SYSCLK = 168MHz
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;              // 48MHz (USB)
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }

  RCC_ClkInitStruct.ClockType = (RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK |
                                 RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2);
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;  // PCLK1 = 42MHz
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;  // PCLK2 = 84MHz
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }

  // 显式声明内核时钟（覆盖 HAL 基于 HSE_VALUE 的计算），供软件串口/DWT 使用
  SystemCoreClock = 168000000UL;
}

/* ============================================================
 * 软件串口：PA9 发 / PA10 收，接 CH340 (Type-C)，115200
 *  TX(PA9): DWT 周期计数器 bit-bang (noInterrupts 保证位时序)
 *  RX(PA10): TIM3 定时器 3x 过采样，状态机解帧(见 rxTimerISR)
 * ============================================================ */
#define SOFT_TX     PA9
#define SOFT_RX     PA10
#define SOFT_BAUD   115200UL
static uint32_t g_softBitCycles;   // = SystemCoreClock / SOFT_BAUD

/* --- TX (PA9) --- */
static void softWriteBit(uint8_t b) {
  uint32_t t = DWT->CYCCNT;
  digitalWrite(SOFT_TX, b ? HIGH : LOW);
  while ((uint32_t)(DWT->CYCCNT - t) < g_softBitCycles) { }
}

static void softWrite(uint8_t d) {
  noInterrupts();                       // 关中断，避免 ISR 拉长位时间
  softWriteBit(0);                      // 起始位 低
  for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
    softWriteBit((d >> i) & 0x01);      // 数据位 LSB 先
  }
  softWriteBit(1);                      // 停止位 高
  uint32_t t = DWT->CYCCNT;
  while ((uint32_t)(DWT->CYCCNT - t) < g_softBitCycles) { }  // 字节间空闲 1 bit
  interrupts();
}

/* --- RX (PA10)：TIM3 定时器采样 --- */
#include <HardwareTimer.h>
#define SOFT_RX_BUF_SIZE  64
static volatile uint8_t g_rxBuf[SOFT_RX_BUF_SIZE];
static volatile uint8_t g_rxHead = 0, g_rxTail = 0;

static HardwareTimer g_rxTimer(TIM3);
static volatile int     g_rxPhase = -1;   // -1=空闲；>=0 自起始沿起计 tick
static volatile uint8_t g_rxCur   = 0;

// TIM3 溢出频率 = 3 * 波特率；每 tick ≈ 2.89us，每个数据位采样 3 次
static void rxTimerISR(void) {
  static uint8_t prev = 1;
  uint8_t line = (GPIOA->IDR & (1u << 10)) ? 1 : 0;   // PA10 直读(比 digitalRead 快得多)

  if (g_rxPhase < 0) {
    if (prev == 1 && line == 0) {   // 下降沿 = 起始位
      g_rxPhase = 0;
      g_rxCur = 0;
    }
    prev = line;
    return;
  }

  g_rxPhase++;
  // 数据位在 phase 4,7,10,...,25 采样（每 bit 中心附近）
  if (g_rxPhase >= 4 && g_rxPhase <= 25 && ((g_rxPhase - 4) % 3) == 0) {
    uint8_t k = (uint8_t)((g_rxPhase - 4) / 3);   // 0..7
    if (k == 0) g_rxCur = 0;
    g_rxCur |= (line << k);
  }
  if (g_rxPhase == 28) {            // 停止位中心
    if (line == 1) {                // 停止位为高 -> 帧有效，入队
      uint8_t next = (uint8_t)((g_rxHead + 1) % SOFT_RX_BUF_SIZE);
      if (next != g_rxTail) {
        g_rxBuf[g_rxHead] = g_rxCur;
        g_rxHead = next;
      }
    }
    g_rxPhase = -1;                 // 回到空闲
  }
}

/* ============================================================
 * 485 硬件串口：Serial1 @ PB6(TX)/PB7(RX)，EN=PB5 控方向
 * ============================================================ */
#define RS485_EN   PB5
// 485 TX = PB6（USART1_TX, AF7），RX = PB7（USART1_RX），复用原 485 接线，无需改板

void setup() {
  // 启用 DWT 周期计数器（供软件串口 TX 精确延时）
  CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;
  DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;
  DWT->CYCCNT = 0;

  g_softBitCycles = SystemCoreClock / SOFT_BAUD;   // 168M / 115200 = 1458

  // 软件串口 Type-C
  pinMode(SOFT_TX, OUTPUT);
  digitalWrite(SOFT_TX, HIGH);                     // 空闲态高
  pinMode(SOFT_RX, INPUT_PULLUP);
  // RX 用 TIM3 采样，不占用下降沿中断(避免"忙等整帧"超字节周期)
  g_rxTimer.setOverflow((uint32_t)SOFT_BAUD * 3, HERTZ_FORMAT);  // 345600 Hz
  g_rxTimer.attachInterrupt(rxTimerISR);
  g_rxTimer.resume();

  // 485 方向控制（默认接收态）
  pinMode(RS485_EN, OUTPUT);
  digitalWrite(RS485_EN, LOW);

  // 485：硬件 USART1，TX/RX 用 PB6/PB7
  Serial1.setTx(PB6);
  Serial1.setRx(PB7);
  Serial1.begin(9600);

  // 外接串口：硬件 USART2，PA2/PA3
  Serial2.begin(115200);
}

void loop() {
  // 1) 485 -> Type-C（PA9）
  while (Serial1.available()) {
    softWrite((uint8_t)Serial1.read());
  }

  // 2) Type-C(PA10) -> 485（硬件 USART1/PB6，EN 控方向）
  //    关键: 必须等 TC(最后一字节停止位移出)后才能拉低 EN，否则末字节被截断 -> 收端报帧错(常显 0xFF)
  if (g_rxHead != g_rxTail) {
    delayMicroseconds(1000);               // 收集窗口: 把一帧数据尽量到齐(115200 下几字节<1ms)

    // 原子拷贝当前缓冲到临时帧
    uint8_t frame[SOFT_RX_BUF_SIZE];
    uint8_t n = 0;
    noInterrupts();
    while (g_rxHead != g_rxTail && n < sizeof(frame)) {
      frame[n++] = g_rxBuf[g_rxTail];
      g_rxTail = (uint8_t)((g_rxTail + 1) % SOFT_RX_BUF_SIZE);
    }
    interrupts();

    if (n > 0) {
      digitalWrite(RS485_EN, HIGH);                 // 切到发送
      delayMicroseconds(20);                        // 等 DE 建立
      Serial1.write(frame, n);                      // 整帧一次发出
      Serial1.flush();                              // 等软件缓冲排空(最后字节进 DR)
      while (!(USART1->SR & USART_SR_TC)) {}        // 等 TC: 最后停止位移出完毕再关驱动
      delayMicroseconds(20);                        // 余量
      digitalWrite(RS485_EN, LOW);                  // 回到接收态
    }
  }

  // 3) 外接串口心跳（不变）：每秒广播 "st"
  static uint32_t lastSt = 0;
  if ((uint32_t)(millis() - lastSt) >= 1000) {
    lastSt = millis();
    Serial2.print("st");
  }
}