STM32学习笔记（9_3）- USART串口代码

无人问津也好，技不如人也罢，都应静下心来，去做该做的事。

最近在学STM32，所以也开贴记录一下主要内容，省的过目即忘。视频教程为江科大（改名江协科技），网站jiangxiekeji.com

本期介绍USART串口代码，主要是串口发送和接收的实验，目前第两个程序都是只支持1个字节的接收。

那现在很多模块，都需要回传大量数据，这时，就需要用数据包的形式进行传输，接收部分也需要按照数据包的格式来接收，这样才能接收多字节数据包。数据包的发送和接收也是比较常见和重要的内容，下期会介绍数据包的发送和接收。

USART基本结构

USART常用函数

在USART.h文件里找即可。

恢复缺省配置、初始化函数、结构体初始化

void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
void USART_StructInit(USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);

下面这两个函数是用来配置同步时钟输出的，包括时钟是不是要输出，时钟的极性相位等参数。需要时钟输出的话。，可以了解一下这两个函数。本期不用。

void USART_ClockInit(USART_TypeDef* USARTx, USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);
void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);

void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);

下面这个函数可以开启USART到DMA的触发通道。

void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState);

下面这两个函数比较重要，发送数据（写DR寄存器）、接收数据（读DR寄存器）

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

最后四个标志位相关的函数。

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

printf函数的移植方法

再给大家介绍一下printf函数的移植方法。

使用printf之前，我们需要打开工程选项，把Use MicroLIB勾上。MicroLIB是Keil为嵌入式平台优化的一个精简库，我们等会儿要用的printf函数就可以用这个MicroLIB。然后我们还需要对printf进行重定向，将printf函数打印的东西输出到串口，因为printf函数默认是输出到屏幕，我们单片机没有屏幕，所以要进行重定向。

步骤就是，在串口模块里，最开始加上#include<stdio.h>，在后面，重写fputc函数。

/*** 函    数：使用printf需要重定向的底层函数* 参    数：保持原始格式即可，无需变动* 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{Serial_SendByte(ch);			//将printf的底层重定向到自己的发送字节函数return ch;
}/*** 函    数：自己封装的prinf函数* 参    数：format 格式化字符串* 参    数：... 可变的参数列表* 返 回 值：无*/
void Serial_Printf(char *format, ...)
{char String[100];				//定义字符数组va_list arg;					//定义可变参数列表数据类型的变量argva_start(arg, format);			//从format开始，接收参数列表到arg变量vsprintf(String, format, arg);	//使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中va_end(arg);					//结束变量argSerial_SendString(String);		//串口发送字符数组（字符串）
}

	/*下述3种方法可实现printf的效果*//*方法1：直接重定向printf，但printf函数只有一个，此方法不能在多处使用*/printf("\r\nNum2=%d", 222);			//串口发送printf打印的格式化字符串//需要重定向fputc函数，并在工程选项里勾选Use MicroLIB/*方法2：使用sprintf打印到字符数组，再用串口发送字符数组，此方法打印到字符数组，之后想怎么处理都可以，可在多处使用*/char String[100];					//定义字符数组sprintf(String, "\r\nNum3=%d", 333);//使用sprintf，把格式化字符串打印到字符数组Serial_SendString(String);			//串口发送字符数组（字符串）/*方法3：将sprintf函数封装起来，实现专用的printf，此方法就是把方法2封装起来，更加简洁实用，可在多处使用*/Serial_Printf("\r\nNum4=%d", 444);	//串口打印字符串，使用自己封装的函数实现printf的效果Serial_Printf("\r\n");

两个程序现象

串口发送

我们可以写一个串口的模块，通过串口通信，把一些数据发送到电脑上的串口助手来显示。

程序里先串口初始化，然后我们会写一些功能函数，比如串口发送一个字节，字节数据是0x41；串口发送一个数组，把这个MyArray数组一起发送出去；还有串口发送字符串、发送数字这些函数。

最后给出3种实现printf函数的方法，printf函数它是一个非常强大的格式化打印字符串函数，在这里，我们也可以把printf函数移植到串口这里来，用于向电脑的串口助手打印消息。

	/*下述3种方法可实现printf的效果*//*方法1：直接重定向printf，但printf函数只有一个，此方法不能在多处使用*/printf("\r\nNum2=%d", 222);			//串口发送printf打印的格式化字符串//需要重定向fputc函数，并在工程选项里勾选Use MicroLIB/*方法2：使用sprintf打印到字符数组，再用串口发送字符数组，此方法打印到字符数组，之后想怎么处理都可以，可在多处使用*/char String[100];					//定义字符数组sprintf(String, "\r\nNum3=%d", 333);//使用sprintf，把格式化字符串打印到字符数组Serial_SendString(String);			//串口发送字符数组（字符串）/*方法3：将sprintf函数封装起来，实现专用的printf，此方法就是把方法2封装起来，更加简洁实用，可在多处使用*/Serial_Printf("\r\nNum4=%d", 444);	//串口打印字符串，使用自己封装的函数实现printf的效果Serial_Printf("\r\n");

这里我们通过这个USB转串口模块，把STM32的串口引脚，接到电脑上来。之后电脑端可以打开串口助手的软件，选择一下串口号，其他参数也根据STM32程序的配置来，最后打开串口，按一下STM32的复位键。我们的程序在每次上电之后会通过串口发送一批数据，当切换模式为文本模式时，再按一下复位键，这时，软件就会对刚才的数据进行文本映射，找到每个数据对应的字符，以字符串的形式显示出来。这样，电脑上就能显示Num1=111、Num2=222等等这些文本了。

接线图

通信引脚：这里用的是USART1，所以TXD和RXD要接在STM32的PA9和PA10口。然后，两个设备之间要把负极接在一起，进行共地。

初始化步骤

根据USART基本结构来初始化。

第一步，开启时钟，把需要用的USART和GPIO的时钟打开。这里USART1是APB2的外设，其他的都是APB1的外设，注意一下。

	/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);	//开启USART1的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟

第二步，初始化GPIO。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。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。

这个程序只用到串口发送，所以这里只初始化TX引脚（PA9）就好。

	/*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);					//将PA9引脚初始化为复用推挽输出

第三步，初始化USART。

	/*USART初始化*/USART_InitTypeDef USART_InitStructure;					//定义结构体变量USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;				//波特率USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;	//硬件流控制，不需要USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;			//模式，选择为发送模式USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;		//奇偶校验，不需要USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;	//停止位，选择1位USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;		//字长，选择8位USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);				//将结构体变量交给USART_Init，配置USART1

第四步，使能USART。

	/*USART使能*/USART_Cmd(USART1, ENABLE);								//使能USART1，串口开始运行

串口常用的函数：发送一个字节，发送一个数组，发送字符串，发送字符形式的数字。

代码展示

在Hardware文件夹下新建串口（Serial）.h、.c文件，把串口的驱动函数封装起来。

main函数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();						//OLED初始化Serial_Init();						//串口初始化/*串口基本函数*/Serial_SendByte(0x41);				//串口发送一个字节数据0x41uint8_t MyArray[] = {0x42, 0x43, 0x44, 0x45};	//定义数组Serial_SendArray(MyArray, 4);		//串口发送一个数组Serial_SendString("\r\nNum1=");		//串口发送字符串Serial_SendNumber(111, 3);			//串口发送数字/*下述3种方法可实现printf的效果*//*方法1：直接重定向printf，但printf函数只有一个，此方法不能在多处使用*/printf("\r\nNum2=%d", 222);			//串口发送printf打印的格式化字符串//需要重定向fputc函数，并在工程选项里勾选Use MicroLIB/*方法2：使用sprintf打印到字符数组，再用串口发送字符数组，此方法打印到字符数组，之后想怎么处理都可以，可在多处使用*/char String[100];					//定义字符数组sprintf(String, "\r\nNum3=%d", 333);//使用sprintf，把格式化字符串打印到字符数组Serial_SendString(String);			//串口发送字符数组（字符串）/*方法3：将sprintf函数封装起来，实现专用的printf，此方法就是把方法2封装起来，更加简洁实用，可在多处使用*/Serial_Printf("\r\nNum4=%d", 444);	//串口打印字符串，使用自己封装的函数实现printf的效果Serial_Printf("\r\n");while (1){}
}

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, ...);#endif

Serial.c文件

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>/*** 函    数：串口初始化* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void Serial_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);	//开启USART1的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟/*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);					//将PA9引脚初始化为复用推挽输出/*USART初始化*/USART_InitTypeDef USART_InitStructure;					//定义结构体变量USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;				//波特率USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;	//硬件流控制，不需要USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;			//模式，选择为发送模式USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;		//奇偶校验，不需要USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;	//停止位，选择1位USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;		//字长，选择8位USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);				//将结构体变量交给USART_Init，配置USART1/*USART使能*/USART_Cmd(USART1, ENABLE);								//使能USART1，串口开始运行
}/*** 函    数：串口发送一个字节* 参    数：Byte 要发送的一个字节* 返 回 值：无*/
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{USART_SendData(USART1, Byte);		//将字节数据写入数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);	//等待发送完成/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/
}/*** 函    数：串口发送一个数组* 参    数：Array 要发送数组的首地址* 参    数：Length 要发送数组的长度* 返 回 值：无*/
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{uint16_t i;for (i = 0; i < Length; i ++)		//遍历数组{Serial_SendByte(Array[i]);		//依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据}
}/*** 函    数：串口发送一个字符串* 参    数：String 要发送字符串的首地址* 返 回 值：无*/
void Serial_SendString(char *String)
{uint8_t i;for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组（字符串），遇到字符串结束标志位后停止{Serial_SendByte(String[i]);		//依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据}
}/*** 函    数：次方函数（内部使用）* 返 回 值：返回值等于X的Y次方*/
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{uint32_t Result = 1;	//设置结果初值为1while (Y --)			//执行Y次{Result *= X;		//将X累乘到结果}return Result;
}/*** 函    数：串口发送数字* 参    数：Number 要发送的数字，范围：0~4294967295* 参    数：Length 要发送数字的长度，范围：0~10* 返 回 值：无*/
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{uint8_t i;for (i = 0; i < Length; i ++)		//根据数字长度遍历数字的每一位{Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');	//依次调用Serial_SendByte发送每位数字}
}/*** 函    数：使用printf需要重定向的底层函数* 参    数：保持原始格式即可，无需变动* 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{Serial_SendByte(ch);			//将printf的底层重定向到自己的发送字节函数return ch;
}/*** 函    数：自己封装的prinf函数* 参    数：format 格式化字符串* 参    数：... 可变的参数列表* 返 回 值：无*/
void Serial_Printf(char *format, ...)
{char String[100];				//定义字符数组va_list arg;					//定义可变参数列表数据类型的变量argva_start(arg, format);			//从format开始，接收参数列表到arg变量vsprintf(String, format, arg);	//使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中va_end(arg);					//结束变量argSerial_SendString(String);		//串口发送字符数组（字符串）
}

串口发送+接收

这里程序的主体部分是，先判断是否收到数据，如果收到数据，则读取数据，并将数据回传电脑，并且也在OLED上显示一下。实际上在串口中，只能发送二进制数，也就是十六进制的最直接的数据，如果想发送字符，那我们就需要一个数据到字符的映射表，最简单最常用的映射表，就是ASCII码表。在ASCII码表里，0x41这个数，就映射为字符A。所以发送0x41，如果以HEX模式显示，就是数据本身；如果以文本模式显示，它就会先去找一下映射表，最终发现，0x41对应的是字符A，所以就是显示A了。这就是HEX模式和文本模式的区别。

接线图

和串口发送是一样的。

初始化步骤

和串口发送的步骤大体不变，新加PA10，设置为上拉输入、

USART初始化中的MODE新加USART_Mode_Rx、

	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;	//模式，发送模式和接收模式均选择

对于串口接收来说，可以使用查询和中断两种方法。如果使用中断，那这里USART初始化就结束了；如果使用中断，那还需要在这里开启中断，配置NVIC。

先演示查询，查询的流程是，在主函数里不断判断RXNE标志位。如果置1了，就说明收到数据了.那再调用ReceiveData，读取DR寄存器，这样就行了。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"uint8_t RxData;			//定义用于接收串口数据的变量int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "RxData:");/*串口初始化*/Serial_Init();		//串口初始化while (1){if (Serial_GetRxFlag() == 1)			//检查串口接收数据的标志位{RxData = Serial_GetRxData();		//获取串口接收的数据Serial_SendByte(RxData);			//串口将收到的数据回传回去，用于测试OLED_ShowHexNum(1, 8, RxData, 2);	//显示串口接收的数据}}
}

中断方法的流程，首先，初始化这里，我们要加上开启中断的代码，配置NVIC。

	/*中断输出配置*/USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);			//开启串口接收数据的中断/*NVIC中断分组*/NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);			//配置NVIC为分组2/*NVIC配置*/NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;					//定义结构体变量NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;		//选择配置NVIC的USART1线NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//指定NVIC线路使能NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;		//指定NVIC线路的抢占优先级为1NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;		//指定NVIC线路的响应优先级为1NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);							//将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设

中断函数

/*** 函    数：获取串口接收标志位* 参    数：无* 返 回 值：串口接收标志位，范围：0~1，接收到数据后，标志位置1，读取后标志位自动清零*/
uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{if (Serial_RxFlag == 1)			//如果标志位为1{Serial_RxFlag = 0;return 1;					//则返回1，并自动清零标志位}return 0;						//如果标志位为0，则返回0
}/*** 函    数：获取串口接收的数据* 参    数：无* 返 回 值：接收的数据，范围：0~255*/
uint8_t Serial_GetRxData(void)
{return Serial_RxData;			//返回接收的数据变量
}/*** 函    数：USART1中断函数* 参    数：无* 返 回 值：无* 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行*           函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制*           请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入*/
void USART1_IRQHandler(void)
{if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)		//判断是否是USART1的接收事件触发的中断{Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1);				//读取数据寄存器，存放在接收的数据变量Serial_RxFlag = 1;										//置接收标志位变量为1USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);			//清除USART1的RXNE标志位//读取数据寄存器会自动清除此标志位//如果已经读取了数据寄存器，也可以不执行此代码}
}