UART/USART串口通信二：实验

前言

理论部分完了，接下来就是实验。
有下面三个实验
电脑使用到了串口调试助手。网上可以搞到很多。

1.单片机给上位机发送数据，上位机打印出来数据

1.1 硬件设计

为利用 USART 实现开发板与电脑通信，需要用到一个 USB 转 USART 的 IC，我们选择 CH340G 芯片来实现这个功能， CH340G 是一个 USB 总线的转接芯片，实现 USB 转USART、 USB 转 lrDA 红外或者 USB 转打印机接口，我们使用其 USB 转 USART 功能。

将 CH340G 的 TXD 引脚与 USART1 的 RX 引脚连接， CH340G 的 RXD 引脚与USART1 的 TX 引脚连接。 CH340G 芯片集成在开发板上，其地线(GND)已与控制器的GND 连通。\使用时电脑上记得安装CH340驱动

1.2 软件设计

编程要点：
1-初始化串口需要用到的GPIO
2-初始化串口，USART_InitTypeDef
3-使能串口
4-编写发送和接收函数
5-编写中断服务函数

//1-初始化串口需要用到的GPIO
void GPIO_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	// 打开串口 GPIO 的时钟
  USART_GPIO_APBxClkCmd(USART_GPIO_CLK, ENABLE);
	
	// 将 USART Tx 的 GPIO 配置为推挽复用模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USART_TX_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
	
	// 将 USART Rx 的 GPIO 配置为浮空输入模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USART_RX_GPIO_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  GPIO_Init(USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
	
}


//2-初始化串口，USART_InitTypeDef
void USART_Config(void)
{
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	// 打开串口外设的时钟
  USART_APBxClkCmd(USART_CLK, ENABLE);
	
	// 配置串口的工作参数
  // 配置波特率
  USART_InitStructure.USART_BaudRate = USART_BAUDRATE;
  // 配置 针数据字长 8位
  USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
  // 配置停止位  1位
  USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	// 配置校验位 没有
  USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
  // 配置硬件流控制  没有
  USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl =
  USART_HardwareFlowControl_None;
  // 配置工作模式，收发一起
  USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
  // 完成串口的初始化配置
  USART_Init(USARTx, &USART_InitStructure);
	
	// 使能串口接收中断
	USART_ITConfig(USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);	
	// 使能串口
  USART_Cmd(USARTx, ENABLE);
}


//初始化
void USART_Configuration(void)
{
	GPIO_Config();
	USART_Config();
	//NVIC_Configuration();
}

下面有一些发送数据的函数

/* 发送一个字节 */
void Usart_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t data)
{
	USART_SendData(pUSARTx, data);
	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET );
}

/* 发送两个字节的数据 */
void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef* pUSARTx, uint16_t data)
{
	uint8_t temp_h,temp_l;
	
	temp_h = (data&0xff00) >> 8 ;
	temp_l = data&0xff;
	
	USART_SendData(pUSARTx, temp_h);
	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET );
	
	USART_SendData(pUSARTx, temp_l);
	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET );
}

/* 发送8位数据的数组 */
void Usart_SendArray(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t *array,uint8_t num)
{
	uint8_t i;
	for( i=0; i<num; i++ )
  {
		Usart_SendByte(pUSARTx, array[i]);
	}
	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) == RESET );
}

/* 发送字符串 */
void Usart_SendStr(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t *str)
{
	uint8_t i=0;
	do
  {
		Usart_SendByte(pUSARTx, *(str+i));
		i++;
	}while(*(str+i) != '\0');
	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) == RESET );
}





///重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
		/* 发送一个字节数据到串口 */
		USART_SendData(USARTx, (uint8_t) ch);
		
		/* 等待发送完毕 */
		while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);		
	
		return (ch);
}

///重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数
int fgetc(FILE *f)
{
		/* 等待串口输入数据 */
		while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);

		return (int)USART_ReceiveData(USARTx);
}

main.c

#include "stm32f10x.h"   // 相当于51单片机中的  #include 
#include "bsp_usart.h"

int main(void)
{
	USART_Configuration();
	// 来到这里的时候，系统的时钟已经被配置成72M。
	
	//uint8_t a[10]={100,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
		
  //	Usart_SendByte(DEBUG_USARTx,'A');
  //	Usart_SendHalfWord(DEBUG_USARTx, 0xff56);
  //	
  //	Usart_SendArray(DEBUG_USARTx, a,10);
  //	Usart_SendStr(DEBUG_USARTx, "欢迎使用秉火STM32F103开发板 \n");
	printf("串口printf函数测试/n");
	
	while (1)
	{
		
	}
}

2.电脑上位机给单片机发数据，单片机接收到数据之后立马发回给电脑，并打印出来

2.1 硬件设计

与实验一的硬件设计相同

2.2 软件设计

相比较实验一多了中断初始化和中断服务程序
编程要点：
1-初始化串口需要用到的GPIO
2-初始化串口，USART_InitTypeDef
3-中断配置（接收中断，中断优先级）
4-使能串口
5-编写发送和接收函数
6-编写中断服务函数

//3-中断配置（接收中断，中断优先级）
static void NVIC_Configuration(void)
{
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  
  /* 嵌套向量中i断控制器组选择 */
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
  
  /* 配置USART为中断源 */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART_IRQ;
  /* 抢断优先级*/
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
  /* 子优先级 */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
  /* 使能中断 */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  /* 初始化配置NVIC */
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

中断服务函数：

 void DEBUG_USART_IRQHandler(void)
{
		uint8_t ucTemp;
		if (USART_GetITStatus(USARTx,USART_IT_RXNE)!=RESET) 
			{
		     ucTemp = USART_ReceiveData( USARTx );
		     USART_SendData(USARTx,ucTemp);
       }
}

3.电脑给单片机发命令，用于控制开发板上的RGB灯。

3.1 硬件设计

由于要控制一个RGB灯，会添加一个灯的硬件设计

3.2 软件设计

在前两个程序里加了一段：

#include "stm32f10x.h"   // 相当于51单片机中的  #include 
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_led.h"

int main(void)
{	
	uint8_t ch;
	USART_Configuration();
	LED_GPIO_Config();
	
	printf( "这是一个串口控制RGB灯的程序\n" );
	printf( "传送R：红灯亮\n" );
	printf( "传送G：绿灯亮\n" );
	printf( "传送B：红灯亮\n" );
	printf( "传送Y：黄灯亮\n" );
	printf( "传送P：紫灯亮\n" );
	printf( "传送C：青灯亮\n" );
	printf( "传送W：白灯亮\n" );
  printf( "---------------------------- \n" );
 
	while (1)
	{
		ch = getchar();
	  printf( "传送 = %c\n",ch );
		
		switch(ch)
   {
			case 'R': LED_RED;
				break;
		 
			case 'G': LED_GREEN;
			  break;
		 
			case 'B': LED_BLUE;
			  break;
		 
			case 'Y':LED_YELLOW;
		    break;
		 
			case 'P':LED_PURPLE;
		    break;
		 
		 case 'C':LED_CYAN;
		    break;
		 
		 case 'W':LED_WHITE;
		    break;
		 
			default: LED_RGBOFF;
		    break;
		 
		 
	 }
	}
}

总结：库函数开发STM外设的一般原理

一般步骤：