文章目录
- 前言
- 一、电路接线图
- 二、应用案例代码
- 三、应用案例分析
- 3.1 USART模块初始化
- 3.1.1 RCC开启时钟
- 3.1.2 GPIO初始化
- 3.1.3 配置USART
- 3.1.4 开启中断、配置NVIC
- 3.1.5 开启USART
- 3.2 USART串口收发模块
- 3.2.1 Serial_SendByte（发送一个字节数据）
- 3.2.2 USART1_IRQHandler（串口数据接收中断函数）
前言
提示：本文主要用作在学习江科大自化协STM32入门教程后做的归纳总结笔记，旨在学习记录，如有侵权请联系作者
本案例实现了一个stm32之USART串口发送与接收的功能。本文主要目的是想借着这个例子学习一下USART的配置以及使用，更多功能完善的串口代码放在文章最后，各位可自行根据需求获取。
一、电路接线图
本案例使用的USART为USART1，经查引脚定义表可知，USART1_TX对应PA9，USART1_RX对应PA10，所以USART1_TX(PA9)要接到USB转串口模块的RXD引脚，USART1_RX(PA10)要接到USB转串口模块的TXD引脚。
二、应用案例代码
Serial.h文件：
#ifndef __SERIAL_H
#define __SERIAL_H#include <stdio.h>void Serial_Init(void);
void Serial_SendByte(uint8_t Byte);
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length);
void Serial_SendString(char *String);
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length);
void Serial_Printf(char *format, ...);uint8_t Serial_GetRxFlag(void);
uint8_t Serial_GetRxData(void);#endif
Serial.c文件：
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>uint8_t Serial_RxData;
uint8_t Serial_RxFlag;void Serial_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);USART_InitTypeDef USART_InitStructure;USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{USART_SendData(USART1, Byte);while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{uint16_t i;for (i = 0; i < Length; i ++){Serial_SendByte(Array[i]);}
}void Serial_SendString(char *String)
{uint8_t i;for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++){Serial_SendByte(String[i]);}
}uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{uint32_t Result = 1;while (Y --){Result *= X;}return Result;
}void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{uint8_t i;for (i = 0; i < Length; i ++){Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');}
}int fputc(int ch, FILE *f)
{Serial_SendByte(ch);return ch;
}void Serial_Printf(char *format, ...)
{char String[100];va_list arg;va_start(arg, format);vsprintf(String, format, arg);va_end(arg);Serial_SendString(String);
}uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{if (Serial_RxFlag == 1){Serial_RxFlag = 0;return 1;}return 0;
}uint8_t Serial_GetRxData(void)
{return Serial_RxData;
}void USART1_IRQHandler(void)
{if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET){Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1);Serial_RxFlag = 1;USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);}
}
主程序main.c文件：
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"uint8_t RxData;int main(void)
{OLED_Init();OLED_ShowString(1, 1, "RxData:");Serial_Init();while (1){if (Serial_GetRxFlag() == 1){RxData = Serial_GetRxData();Serial_SendByte(RxData);OLED_ShowHexNum(1, 8, RxData, 2);}}
}
更多功能完善的串口工程如下：
1. stm32之USART串口收发HEX数据包
2. stm32之USART串口收发文本数据包
三、应用案例分析
- 第一步，RCC开启时钟。把需要用到的USART和GPIO的时钟都打开。
- 第二步，GPIO初始化。把TX配置成复用输出，RX配置成输入。
- 第三步，配置USART。直接使用一个结构体就可以把参数都配置好了。
- 第四步，开启中断，配置NVIC。
- 第五步，开启USART。
初始化完成之后，发送数据调用USART_SendData()函数，接收数据在中断函数里调用USART_ReceiveData()函数就ok了。如果要获取发送和接收的状态，那就调用获取标志位的函数，这就是USART外设的使用思路。
老规矩，先来看一下USART的相关操作函数把，找到stm32f10x_usart.h文件，拖到最后。
其实很多库函数都是老套路就不细说了，比如这三个
void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
void USART_StructInit(USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
我们主要看一下下面这两个重要的函数，USART_SendData发送数据，USART_ReceiveData接收数据。USART_SendData就是写DR寄存器，USART_ReceiveData就是读DR寄存器。DR寄存器内部有4个寄存器控制发送与接收，至于内部实现这里就不再分析了，我们只需要知道写DR就是发送，读DR就是接收即可。
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);
ok，那我们开始进入正题！
3.1 USART模块初始化
3.1.1 RCC开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
都是常规的套路了，没什么好讲的了，需要注意的是，USART1是APB2的外设，这个不要搞错了。
3.1.2 GPIO初始化
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
这里讲一下引脚的模式。TX引脚是USART外设控制的输出脚，所以要选复用推挽输出。RX引脚是USART外设数据输入脚，所以要选择输入模式。输入模式并不分什么普通输入、复用输入，一根线只能有一个输出，但可以有多个输入，所以输入脚外设和GPIO都可以同时用。一般RX配置是浮空输入或者上拉输入，因为串口波形空闲状态是高电平，所以不使用下拉输入，我们在这里选择GPIO_Mode_IPU上拉输入模式。
3.1.3 配置USART
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
参数解析如下：
- USART_BaudRate ：波特率。在这里我们可以直接写一个波特率的数值就行，比如9600
- USART_HardwareFlowControl ：硬件流控制。这里我们不使用流控USART_HardwareFlowControl_None
- USART_Mode ：串口模式。这里我们选择发送和接收模式USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx
- USART_Parity ：校验位。这里我们选择无校验USART_Parity_No
- USART_StopBits ：停止位。这里我们选择1位停止位USART_StopBits_1
- USART_WordLength ：字长，数据位。因为我们不需要校验，所以字长也就是数据位选择8位即可USART_WordLength_8b
3.1.4 开启中断、配置NVIC
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
3.1.5 开启USART
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
3.2 USART串口收发模块
3.2.1 Serial_SendByte（发送一个字节数据）
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{USART_SendData(USART1, Byte);while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
调用USART_SendData函数发送一个字节数据到TDR数据寄存器，写完之后我们还需要等待一下，等到TDR的数据转移到了移位寄存器。这样才能保证每次调用Serial_SendByte函数是在上一次数据转移后的状态，要不然如果数据还在TDR进行等待，我们再写入数据，就会产生数据覆盖。所以在发送之后，我们还需要等待一下标志位，在这里调用USART_GetFlagStatus函数获取发送数据寄存器空标志位USART_FLAG_TXE意为Transmit data register empty flag。
最后，我们是否需要将标志位手动清除一下呢？经查手册可知，不需要我们手动清除
3.2.2 USART1_IRQHandler（串口数据接收中断函数）
void USART1_IRQHandler(void)
{if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET){Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1);Serial_RxFlag = 1;USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);}
}
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