STM32学习9

USART串口协议

通信接口

通信的目的：将一个设备的数据传送到另一个设备，扩展硬件系统

通信协议：制定通信的规则，通信双方按照协议规则进行数据收发

串口通信

串口是一种应用十分广泛的通讯接口，串口成本低、容易使用、通信线路简单，可实现两个设备的互相通信

单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信，极大地扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力

硬件电路

简单双向串口通信有两根通信线（发送端TX和接收端RX）

TX与RX要交叉连接

当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线

当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片

电平标准

电平标准是数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准有如下三种：

TTL电平：+3.3V或+5V表示1，0V表示0

RS232电平：-3~-15V表示1，+3~+15V表示0

RS485电平：两线压差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信号）

串口参数及时序

波特率：串口通信的速率

起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平

数据位：数据帧的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行

校验位：用于数据验证，根据数据位计算得来

停止位：用于数据帧间隔，固定为高电平

串口时序

USART简介

USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）通用同步/异步收发器 USART是STM32内部集成的硬件外设，可根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧时序，从TX引脚发送出去，也可自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接为一个字节数据，存放在数据寄存器里

自带波特率发生器，最高达4.5Mbits/s

可配置数据位长度（8/9）、停止位长度（0.5/1/1.5/2）

可选校验位（无校验/奇校验/偶校验）

支持同步模式、硬件流控制、DMA、智能卡、IrDA、LIN

STM32F103C8T6 USART资源： USART1、 USART2、 USART3

USART框图

USART基本结构

数据帧

起始位侦测

数据采样 

波特率发生器

发送器和接收器的波特率由波特率寄存器BRR里的DIV确定

计算公式：波特率 = fPCLK2/1 / (16 * DIV)

数据模式

HEX模式/十六进制模式/二进制模式：以原始数据的形式显示

文本模式/字符模式：以原始数据编码后的形式显示

HEX数据包

文本数据包

 HEX数据包接收

文本数据包接收

传输问题 ：当遇到传输内容和包头包尾相同时候，使用固定包长可以避免问题。若选择可变包长会使得数据混乱

串口发送

main函数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "key.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
uint8_t keynum;int main(void)
{OLED_Init();Serial_Init();//Serial_Sendbyte(0x41);//uint8_t MyArray[]={0x42,0x43,0x44,0x45};//Serial_Sendarray(MyArray,4);//Serial_Sendstring("hello world");//Serial_Sendnumber(12345,5);printf("Num=%d\r\n",666);char string[100];//sprintf(string,"Num=%d\r\n",666);Serial_Sendstring(string);Serial_Printf("Num=%d\r\n",666);while(1){}}

Serial函数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"
void Serial_Init(void)
{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_InitTypeDef GPIO_InitSturcture;GPIO_InitSturcture.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitSturcture.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;GPIO_InitSturcture.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitSturcture);//将PA9引脚初始化为复用推挽输出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USART1USART_Cmd(USART1,ENABLE );//使能USART1，串口开始运行}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*/
}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}
}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}}
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;}
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-1-i)%10+'0');//依次调用Serial_SendByte发送每位数字}}int fputc(int ch,FILE *f)
{Serial_Sendbyte(ch);return ch;}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

main函数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "key.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
#include "string.h"int main(void)
{OLED_Init();Serial_Init();led_init();OLED_ShowString(1,1,"TxPacket");OLED_ShowString(3,1,"RxPacket");while(1){if(Serial_RxFlag==1)	//如果接收到数据包{OLED_ShowString(4,1,"                ");OLED_ShowString(4,1,Serial_RxPacket);   //OLED清除指定位置，并显示接收到的数据包if(strcmp(Serial_RxPacket,"LED_ON")==0)//如果收到LED_ON指令{led1_on();   //点亮LEDSerial_Sendstring("LED_ON_OK\r\n");//串口回传一个字符串LED_ON_OKOLED_ShowString(2,1,"                ");OLED_ShowString(2,1,"LED_ON_OK");//OLED清除指定位置，并显示LED_ON_OK}else if(strcmp(Serial_RxPacket,"LED_OFF")==0)//如果收到LED_OFF指令{led1_off();//熄灭LEDSerial_Sendstring("LED_OFF_OK\r\n");//串口回传一个字符串LED_OFF_OKOLED_ShowString(2,1,"                ");OLED_ShowString(2,1,"LED_OFF_OK");//OLED清除指定位置，并显示LED_OFF_OK}else//上述所有条件均不满足，即收到了未知指令{Serial_Sendstring("ERROR_COMMAND\r\n");//串口回传一个字符串ERROR_COMMANDOLED_ShowString(2,1,"                ");OLED_ShowString(2,1,"ERROR_COMMAND");//OLED清除指定位置，并显示ERROR_COMMAND}Serial_RxFlag = 0;			//处理完成后，需要将接收数据包标志位清零，否则将无法接收后续数据包}}}

serial函数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"
uint8_t Serial_RxData;
uint8_t Serial_RxFlag;char Serial_RxPacket[100];				//定义接收数据包数组，数据包格式"@MSG\r\n"
uint8_t Serial_RxFlag;					//定义接收数据包标志位void Serial_Init(void)
{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_InitTypeDef GPIO_InitSturcture;GPIO_InitSturcture.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitSturcture.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;GPIO_InitSturcture.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitSturcture);//将PA9引脚初始化为复用推挽输出GPIO_InitSturcture.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitSturcture.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;GPIO_InitSturcture.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitSturcture);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|USART_Mode_Rx;//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USART1USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE );NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NIVC_InitStructure;NIVC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;NIVC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NIVC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;NIVC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;NVIC_Init(&NIVC_InitStructure);USART_Cmd(USART1,ENABLE );//使能USART1，串口开始运行}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*/
}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}
}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}}
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;}
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-1-i)%10+'0');//依次调用Serial_SendByte发送每位数字}}int fputc(int ch,FILE *f)
{Serial_Sendbyte(ch);return ch;}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）}uint8_t Serial_GetRxflag(void)
{if(Serial_RxFlag==1){Serial_RxFlag=0;return 1;}return 0;}void USART1_IRQHandler(void)
{static uint8_t RxState=0;//定义表示当前状态机状态的静态变量static uint8_t pRxPacket=0;//定义表示当前接收数据位置的静态变量if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)		//判断是否是USART1的接收事件触发的中断{uint8_t RxData=USART_ReceiveData(USART1);//读取数据寄存器，存放在接收的数据变量if(RxState==0){if(RxData=='@'&&Serial_RxFlag==0)//如果数据确实是包头，并且上一个数据包已处理完毕{RxState=1;//置下一个状态pRxPacket=0;//数据包的位置归零}}else if(RxState==1){if(RxData=='\r')//如果收到第一个包尾{RxState=2;//置下一个状态}else//接收到了正常的数据{Serial_RxPacket[pRxPacket]=RxData;//将数据存入数据包数组的指定位置pRxPacket++;//数据包的位置自增}}else if (RxState==2){if(RxData=='\n')//如果收到第二个包尾{RxState=0;	//状态归0Serial_RxPacket[pRxPacket]='\0';				//将收到的字符数据包添加一个字符串结束标志Serial_RxFlag=1;				//接收数据包标志位置1，成功接收一个数据包}}USART_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}
}

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