stm32寄存器版学习笔记02 串口通信

　　stm32F103RCT6提供5路串口。串口的使用，只要开启串口时钟，设置相应的I/O口的模式，然后配置下波特率、数据位长度、奇偶校验等信息，即可使用。

 

1.串口的配置步骤

①串口时钟使能

　　APB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)

置1开启。清0关闭。

第14位对串口1的时钟使能

　　Eg：RCC->APB2ENR| = 1<<14;　　//使能串口1时钟

除串口1的时钟使能在RCC_APB2ENR寄存器，其余的时钟使能位在寄存器RCC_APB1ENR寄存器，而APB2(72M)的频率一般是APB1(36M)的一倍。

　　APB1外设时钟使能寄存器(RCC_APB1ENR) 

20-17位 串口5-2时钟使能

　　Eg：RCC->APB1ENR| = 1<<17;　　//使能串口2时钟

 

②串口复位

　　一般在系统刚开始配置外设时，都会先执行复位该外设的操作，而复位后要将其结束复位。

　　串口复位主要在寄存器RCC_APB2RSTR(串口1的复位)和寄存器RCC_APB1RSTR(串口2-5的复位)。

　　APB2外设复位寄存器 (RCC_APB2RSTR)

置1复位，清0无作用。

第14位是串口1复位

　　Eg：RCC->APB2RSTR |= 1<<14;　　//复位串口1

　　　　 RCC->APB2RSTR &= ~(1<<14);　　//停止复位

　　APB1外设复位寄存器 (RCC_APB1RSTR)

置1复位，清0无作用。

20-17位 串口5-2复位

　　Eg： RCC->APB1RSTR |= 1<<17;　　//复位串口2

　　　　  RCC->APB1RSTR &= ~(1<<17);　　//停止复位

③串口波特率设置

　　波特比率寄存器()

　　关于波特率设置在函数void uart_init(u32 pclk2,u32 bound)里已经设置好，并且封装在usart.c文件里面可以直接调用。

④串口控制

　　stm32的每个串口都有3个控制寄存器USART_CR1~3控制

　　控制寄存器1(USART_CR1)

　　该寄存器32~14位保留，第13位使能串口（任何串口在应用的时候都必需将其置“1”）第12位设置字长，当这位为“0”的时候设置串口位8个字长外加n个停止位，这n个停止位在寄存器USART_CR2中第[13:12]位来决定。PCE为奇偶校验使能位设置为“0”则禁止校验，否则使能校验。PS是交验选择位，设置为“0”则为偶校验，否则为奇校验。PEIE：PE（校验错误）中断使能，该位由软件设置或清除，定义：0（禁止产生中断），1（当USART_SR中的PE为’1’时，产生USART中断）。TXEIE发送缓冲区空中断使能，（手动），定义：0（禁止产生中断），1（当USART_SR中的TXE为’1’时，产生USART中断）。TCIE发送完成中断使能，（手动），定义：0（禁止产生中断）1（当USART_SR中的TC为’1’时，产生USART中断）。RXNEIE接收缓冲区非空中断使能，（手动），定义：0（禁止产生中断），1（当USART_SR中的ORE或者RXNE为’1’时，产生USART中断）。TE为发送使能位，设置为“1”将开启串口的发送功能。RE为接收使能位，用法同TE。

 

　　控制寄存器2(USART_CR2)

Eg：USART1->CR1|=0X200C;  //1位停止,无校验位. 0X200C=0010 0000 0000 1100B

设置成使能串口8个字长1个停止位（USART_CR2中[13:12]默认为“0”）禁止校验，禁止校验所有中断，使能发送和接收。

 

⑤数据的发送和接收

　　数据寄存器(USART_DR)

发送数据缓存寄存器（向它写数据它会自动发送数据），当接收到数据时则存放接收的数据

⑥串口状态

　　状态寄存器(USART_SR)

RXNE(读数据寄存器非空)，当该位被置1时，即提示已经有数据被接收，可以读取。我们应尽快读取USART_DR，通过读USART_DR可以将该位清0，也可以向该位写0直接清除。

TC(发送完成),当该位被置位时，表示USART_DR内的数据以及被发送完成了。如果设置了这个位的中断，则会产生中断。该位两种清0方式：①读USART_DR ②向该位写0直接清除

 

2.关于波特率的计算

void uart_init(u32 pclk2,u32 bound) pclk2是系统时钟平率。bound需要设置的波特率，例如9600、115200等。

参考1.③中的USART_BRR寄存器。

STM32串口波特率的计算公式如下：

　　Tx/Rx波特率 = fPCLKx / (16*USARTDIV)

　　fPCLKx是给串口的时钟(PCLK1用于USART2-5，PCLK2用于USART1)

　　USARTDIV是一个无符号定点数，得到USARTDIV，可得USART1->BRR值；可得USART1->BRR值，可推USARTDIV。

　　Eg：串口1要设置为9600波特率，而PCLK2时钟为72MHz。

　　　　USARTDIV = 72000000 / (16 * 9600) = 468.75

　　　那么得到：DIV_Fraction(小数部分) = 16*0.75 = 12 = 0x0C；　　DIV_Mantissa(整数部分) = 468 = 0x1D4

　   　这样就得到了USART1->BRR = 0x1D4C。设置1.③中的USART_BRR寄存器值为0x1D4C，即可得到9600的波特率。

 

3.USART1

void uart_init(u32 pclk2,u32 bound)

void USART1_IRQHandler(void)

两个函数已经封装在usart.c中可直接调用

 1 //初始化I/O 串口1
 2 //pclk2:PCLK2时钟频率(Mhz)
 3 //bound:波特率
 4 
 5 void uart_init(u32 pclk2,u32 bound)
 6 {       
 7     float temp;
 8     u16 mantissa;
 9     u16 fraction;       
10     temp=(float)(pclk2*1000000)/(bound*16);//得到USARTDIV
11     mantissa=temp;                 //得到整数部分
12     fraction=(temp-mantissa)*16; //得到小数部分 
13     mantissa<<=4;
14     mantissa+=fraction; 
15     RCC->APB2ENR|=1<<2;   //使能PORTA时钟
16     RCC->APB2ENR|=1<<14;  //使能串口时钟
17     GPIOA->CRH&=0XFFFFF00F;//IO状态设置 PA9 PA10
18     GPIOA->CRH|=0X000008B0;//IO状态设置
19           
20     RCC->APB2RSTR|=1<<14;   //复位串口1
21     RCC->APB2RSTR&=~(1<<14);//停止复位          
22     //波特率设置
23      USART1->BRR=mantissa; // 波特率设置 
24     USART1->CR1|=0X200C;  //1位停止 无校验位
25 #if EN_USART1_RX          //如果使能了接收
26     //使能接收中断
27     USART1->CR1|=1<<8;    //PE中断使能
28     USART1->CR1|=1<<5;    //接收缓冲区非空中断使能            
29     MY_NVIC_Init(3,3,USART1_IRQn,2);//组2 最低优先级
30 #endif
31 }

当需要使用串口接收的时候，要在usart.h里面设置EN_USART1_RX为1即可。不使用时设置为0。

//uart.h
#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "sys.h"
#include "stdio.h"     
#define USART_REC_LEN            200      //定义最大接收字节数 200
#define EN_USART1_RX             1        //使能1 禁止0 串口1接收
          
extern u8  USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];  //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符 
extern u16 USART_RX_STA;                 //接收状态标记          

void uart_init(u32 pclk2,u32 bound);

#endif      

 

 1 #if EN_USART1_RX   //如果使能了接收
 2 //串口1中断服务程序
 3 //注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误       
 4 u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
 5 //接收状态
 6 //bit15，    接收完成标志
 7 //bit14，    接收到0x0d
 8 //bit13~0，    接收到的有效字节数目
 9 u16 USART_RX_STA=0;       //接收状态标记      
10   
11 void USART1_IRQHandler(void)
12 {
13     u8 res;    
14 #ifdef OS_CRITICAL_METHOD     //如果OS_CRITICAL_METHOD定义了,说明使用ucosII了.
15     OSIntEnter();    
16 #endif
17     if(USART1->SR&(1<<5))//接收到数据
18     {     
19         res=USART1->DR; 
20         if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
21         {
22             if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
23             {
24                 if(res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
25                 else USART_RX_STA|=0x8000;    //接收完成了 
26             }else //还没收到0X0D
27             {    
28                 if(res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
29                 else
30                 {
31                     USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=res;
32                     USART_RX_STA++;
33                     if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收      
34                 }         
35             }
36         }                                                    
37     }
38 #ifdef OS_CRITICAL_METHOD     //如果OS_CRITICAL_METHOD定义了,说明使用ucosII了.
39     OSIntExit();                                               
40 #endif
41 } 
42 #endif        

 

4.关于void USART1_IRQHandler(void)函数

　　该函数时串口1的中断响应函数，当串口1发生相应中断后，就会跳到该函数执行。这里设计的接收协议：通过这个函数，配合一个数组USART_RX_BUF[]、一个接收状态寄存器USART_RX_STA(全局变量，作者自行添加)实现对串口数据的接受管理。USART_RX_BUF[]大小由USART_REC_LEN定义，即不超过USART_REC_LEN个字节。

 

 

5.应用测试

 1 #include "sys.h"
 2 #include "usart.h"        
 3 #include "delay.h"    
 4 #include "led.h" 
 5 #include "key.h" 
 6 
 7 int main(void)
 8 {            
 9     u8 t;
10     u8 len;    
11     u16 times=0;  
12     Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置
13     delay_init(72);         //延时初始化 
14     uart_init(72,9600);     //串口初始化为9600
15     LED_Init();               //初始化与LED连接的硬件接口    
16     while(1)
17     {
18         if(USART_RX_STA&0x8000)    //1000 0000 0000 0000 接收成功
19         {                       
20             len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
21             printf("\r\n您发送的消息为:\r\n");
22             for(t=0;t)
23             {
24                 USART1->DR=USART_RX_BUF[t];
25                 while((USART1->SR&0X40)==0);//等待发送结束
26             }
27             printf("\r\n\r\n");//插入换行
28             USART_RX_STA=0;
29         }else
30         {
31             times++;
32             if(times%2000==0)printf("请输入数据,以回车键结束\r\n");  
33             if(times%30==0)LED0=!LED0;//闪烁LED,提示系统正在运行.
34             delay_ms(10);   
35         }
36     }     
37 }

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