我在高职教STM32——串口通信（3）

大家好，我是老耿，高职青椒一枚，一直从事单片机、嵌入式、物联网等课程的教学。对于高职的学生层次，同行应该都懂的，老师在课堂上教学几乎是没什么成就感的。正因如此，才有了借助 CSDN 平台寻求认同感和成就感的想法。在这里，我准备陆续把自己花了很多心思的教学设计分享出来，主要面向广大师生朋友，单片机老鸟就略过吧。欢迎点赞+关注，各位的支持是本人持续输出的动力，多谢多谢！

通信，按照传统的理解就是信息的传输与交换。对于像STM32这样的单片机来说，通信则与传感器、存储芯片、外围控制芯片等技术紧密结合，成为整个单片机系统的“神经中枢”。没有通信，单片机所实现的功能仅仅局限于单片机本身，就无法通过其它设备获得有用信息，也无法将自己产生的信息告诉其它设备。如果单片机通信没处理好的话，它和外围器件的合作程度就会受到限制，最终整个系统也无法完成强大的功能，由此可见单片机通信技术的重要性。UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，即通用异步收发器）串行通信是单片机最常用的一种通信技术，通常用于单片机和电脑之间、单片机和单片机之间、单片机与外围器件的通信。

【学习目标】

知道通信基本概念的含义；
理解通信机制中物理层和协议层分离的理念；
学会配置STM32的串口功能；
了解printf()函数“打印”至串口的实现过程；
掌握使用串口调试软件对单片机的调试方法。

STM32串口通信涉及的知识较多，为了不让篇幅太长，本章打算分五个部分来讲解，本文是第三部分。

三、STM32串口必知的关键信息

STM32的串口资源相当丰富的，功能也相当强劲。我们所使用的STM32F103RET6最多可提供5路串口，有分数波特率发生器、支持同步单线通信和半双工单线通讯、支持LIN、支持调制解调器操作、智能卡协议和 IrDA SIR ENDEC规范、具有DMA等。对于初学者，暂时不必去硬啃这些复杂的功能，关注最基本的用法和配置即可。

3.1 用串口“打印”调试信息

虽然STM32的串口功能异常强大，但最基本的应用就是“打印”程序信息，一般在硬件设计时都会预留一个串口连接电脑，用于在调试程序时把一些信息“打印”在电脑端的串口助手软件上，从而了解程序运行是否正确、如果出错了具体哪里出错等，图13展示了通过串口“打印”调试程序的场景。

3.2 USART与UART

通用同步异步收发器（Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter）是一个串行通信设备，可以灵活地与外部设备进行全双工数据交换。有别于USART还有一个UART（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter），它是在USART 基础上裁剪掉了同步通信功能，只有异步通信。简单区分同步和异步就是看通信时需不需要对外提供时钟输出，我们平时用的串口通信基本都是UART。

3.3 STM32串口引脚分布

STM32F103RET6有三个USART和两个UART，引脚分布见表1。其中USART1的时钟来源于APB2总线（最高72MHz），其他四个的时钟来源于APB1总线（最高36MHz）。UART只是异步传输功能，所以没有SCLK、nCTS和nRTS功能引脚。

如图14所示，我们的开发板使用了USART1和USART2，前者用来“打印”调试信息，后者用来与开发板上的WiFi或GPRS模块通信。这里我们只关注前者，并在表1中做了底纹标注，这两个引脚的配置会在下面讲解串口初始化的时候体现出来。

四、STM32串口编程准备

4.1 串口初始化结构体详解

通过前面的实验我们已经知道，标准库函数对每个外设都建立了一个初始化结构体，串口也不例外，即 USART_InitTypeDef，结构体成员用于设置串口工作参数，并由串口初始化配置函数 USART_Init() 调用，这些设定参数将会设置串口相应的寄存器，达到配置串口工作环境的目的。

USART初始化结构体定义在 stm32f10x_usart.h 中，我们将其摘录在代码清单1中。初始化库函数定义在 stm32f10x_usart.c 中，编程时我们可以结合这两个文件内注释使用。

//-------------------------------------------------
// 代码清单1：USART_InitTypeDef结构体
//-------------------------------------------------typedef struct {uint32_t USART_BaudRate;            //波特率uint16_t USART_WordLength;          //字长uint16_t USART_StopBits;            //停止位uint16_t USART_Parity;              //校验位uint16_t USART_Mode;                //工作模式uint16_t USART_HardwareFlowControl; //硬件流控制
} USART_InitTypeDef;

USART_BaudRate：波特率，一般设置为2400、9600、19200、115200。
USART_WordLength：数据帧字长，可选USART_WordLength_8b（8位）或USART_WordLength_8b（9位）。如果没有使能奇偶校验控制一般使用8数据位；如果使能了奇偶校验，则一般设置为9数据位。
USART_StopBits：停止位设置，可选USART_StopBits_0_5（0.5个）、USART_StopBits_1（1个）、USART_StopBits_1_5（1.5个）和USART_StopBits_2（2个）停止位，一般我们选择1个停止位。
USART_Parity ：奇偶校验控制选择，可选USART_Parity_No（无校验）、USART_Parity_Even（偶校验）、USART_Parity_Odd（奇校验）。
USART_Mode：USART模式选择，有USART_Mode_Rx和USART_Mode_Tx，允许使用逻辑或运算选择两个。
USART_HardwareFlowControl：硬件流控制选择，只有在硬件流控制模式才有效，一般选择不使能硬件流。

4.2 串口通信与中断控制

我们在使用串口进行数据收发时往往需要配合中断来进行控制，尤其是当STM32接收到从PC端发来的信息时，程序跳转至相应的中断服务函数中运行。当然，STM32为串口规划了好多的中断请求事件，见表2。可以说，STM32串口通信过程中的任何风吹草动都可以引起中断，就看你程序需不需要而已，但我们常用的也就是表中用底纹标记的两类。