STM32串口USART小结

目录

 

5 串口USART

5.1 基本原理

（1）USART

（2）/USART框图

（3）/波特率计算

5.2 硬件连接

（1）USB/RS232/TTL

（2）CH340

（3）/RS-232

5.3 步骤

5.4 printf重定向

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5 串口USART

端口复用+中断+USART

5.1 基本原理

（1）USART

通信方式	并行通信
	串行通信	传送方向	单工	单向数据传输方式
			半双工	可切换方向的数据双向传输方式
			全双工	双向数据传输方式
		通信方式	同步通信	带时钟信号
				SPI，IIC通信接口
			异步通信	带波特率、不带时钟 接收双方（stm32/串口助手）波特率相同
				UART(通用异步收发器),单总线

常见的串行通信接口：

通信标准	引脚说明	通信方式	通信方向
UART	TXD:发送端 RXD:接受端 GND:公共地	异步通信	全双工
单总线 （1-wire)	DQ:发送/接受端	异步通信	半双工
SPI	SCK:同步时钟 MISO:主机输入，从机输出 MOSI:主机输出，从机输入	同步通信	全双工
I2C	SCL:同步时钟 SDA:数据输入/输出端	同步通信	半双工

UART

STM32F10x系列	3USART 通用同步异步收发器	可用作UART
	2UART 通用异步收发器	RXD 数据输入引脚	PA10	PA3	PB11	PC11	PD2
		TXD 数据发送引脚	PA9	PA2	PB10	PC10	PC12
		串口号	1	2	3	4	5

 

（2）/USART框图

中文参考手册

 

 

（3）/波特率计算

衡量通信性能的一个非常重要的参数就是通信速率，通常以比特率(Bitrate)来表示。比特率是每秒钟传输二进制代码的位数，单位是：位／秒（bps）。如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位(1个起始位、1个停止位、8个数据位)，这时的比特率为：           10位×240个/秒 = 2400 bps

这里的fCK是给外设的时钟(PCLK1用于USART2、 3、 4、 5， PCLK2用于USART1)
USARTDIV是一个无符号的定点数。这12位的值设置在USART_BRR寄存器。

寄存器版：如何通过 USARTDIV 得到串口 USART_BRR 寄存器的值。 假设我们的串 口 1 要设置为 115200 的波特率，而 PCLK2 的时钟为 72M。这样，我们根据上面的公式有：

USARTDIV=72000000/(115200*16)= 39.0625

那么：DIV_Fraction=16*0. 0625=1=0X01;DIV_Mantissa=39=0X27;

这样，我们就得到了 USART1->BRR 的值为 0X0271。只要设置串口 1 的 BRR 寄存器值为0X0271 就可以得到 115200 的波特率。

5.2 硬件连接

XCOM串口助手与STM32实现数据串行通信，注意USART相关参数要一致！

STM32通过USART1实现与PC机对话，STM32的USART1收到PC机发来的数据后原封不动的返回给PC机显示。

PA9,PA10（串口1）连接到了USB串口电路。

（1）USB/RS232/TTL

在计算机和单片机组成的RS-232串口通信系统中，下位机由单片机系统组成，上位机为普通的PC机。但现在的电脑上，已经不存在串口，所以一般使用USB转串口芯片，把电脑的USB口映射为串口用。

上位机	电平转换芯片	下位机	实例
串口RS232（-12-12V）	MAX232	TTL（0-5V）	51--计算机
串口RS232（-12-12V）	MAX3232	TTL（0-5V/3.3V）	STM32--计算机
USB（-12-12V）	CH340	串口（0-5V/3.3V）	51/STM32--计算机

（2）CH340

用串口和CH340模块都可以让计算机和单片机进行通信，但是使用CH340更加方便，省去了使用串口的麻烦。CH340是一个USB总线的转接芯片，实现USB转串口、USB转IrDA红外或者USB转打印口。

CH340将普通的串口设备直接升级到USB总线、通过USB总线为计算机增加额外串口。通过外加电平转换器件,可以进一步提供RS232、RS485、RS422 等接口。

（3）/RS-232

RS-232C定义了数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的物理接口标准，20。RS-232C接口规定使用25针连接器，连接器的尺寸及每个插针的排   列位置都有明确的定义。（阳/公头）

插针序号	信号名称	功能	信号方向
1	PGND	保护接地
2（3）	TXD	发送数据（串行输出）	DTE→DCE
3（2）	RXD	接收数据（串行输入）	DTE→DCE
4（7）	RTS	请求发送	DTE→DCE
5（8）	CTS	允许发送	DTE→DCE
6（6）	DSR	DCE就绪（数据建立就绪）	DTE→DCE
7（5）	SGND	信号接地
8（1）	DCD	载波检测	DTE→DCE
20（4）	DTR	DTE就绪（数据终端准备就绪）	DTE→DCE
22（9）	RI	振铃指示	DTE→DCE

 

5.3 步骤

main.c文件下的stm32f10x_usart.h文件中可以查到大部分相关函数！

1时钟使能-复用端口
	串口时钟使能，GPIO时钟使能
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOA时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //使能串口1时钟
2串口复位
	当外设出现异常的时候可以通过复位设置，实现该外设的复位
	void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);
	USART_DeInit(USART1); //复位串口 1
3 GPIO端口初始化
	GPIO_Init();
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //结构体定义   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //ISART1_TX PA.9 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIOA.9 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //USART1_RX PA.10 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIOA.10
4串口参数初始化
	①波特率②字长③停止位④奇偶校验位⑤硬件数据流控制⑥模式（收/发）
	void uart_init(u32 bound)；//115200
	USART_InitTypeDef  USART_InitStructure;  //定义结构体   USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; //波特率设置，用变量bound方便移植 USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;//8位字长USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //1个停止位 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件数据流控制 USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//全双工 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口
5 使能串口
	串口先初始化，再使能 USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口 1
6 中断组/级初始化			stm32f10x.h（IRQ）
	中断先初始化，再开启中断
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//串口1中断 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ; //抢占优先级 3 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级 3 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道使能 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //中断优先级初始化
7开启串口中断IT			stm32f10x_usart.h
	当需要开启串口中断，则应使能串口中断，串口中断有很多，需要确定是那种中断
	void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState)
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //开启中断，接收到数据中断 USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TC, ENABLE); //发送数据结束中断
8编写中断处理函数IRQ			startup_stm32f10x_hd.s（IRQ）
	void USART1_IRQHandler(void)；
	8.1中断响应状态
		使能了某中断，当中断发生会置位状态寄存器某标志位，在中断处理函数中可以调用函数判断该中断是哪种中断 判断是否发生了该中断，发生则说明串口状态肯定改变了
		①串口发送数据完成中断响应；②串口接收数据完成中断响应；③清除发送完成状态位
		USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET;//若使能串口接收完成中断，当中断发生了，便可以在中断处理函数中用函数判断到底是否发生该中断 USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC) != RESET;//是否发送完成
	8.2 串口状态
		在没有使能相应的中断函数时，通常使用该函数来判断标志位是否置位
		串口的状态可以通过状态寄存器 USART_SR 读取， RXNE（读数据寄存器非空），当该位被置 1 的时候，就是提示已经有数据被接收到了，并且可以读出来了。这时候我们要做的就是尽快去读取 USART_DR，通过读 USART_DR 可以将该位清零，也可以向该位写 0，直接清除； TC（发送完成），当该位被置位的时候，表示 USART_DR 内的数据已经被发送完成了，如果设置了这个位的中断，则会产生中断，该位也有两种清零方式： 1）读 USART_SR，写USART_DR； 2）直接向该位写 0
		USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE!=SET); //是否读取完成 USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)!=SET; //是否发送完成
	8.3 串口传输数据获取
		void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data); //发送数据到串口 uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx); //从DR读取接受到的数据
	//usart.c中数据接收： void USART1_IRQHandler(void)      //串口1中断服务程序 { if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET);//串口接收1字节数据 Res =USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR)，读取接收到的数据 //main.c中数据发送： len=USART_RX_STA&0x3f; //得到此次接收到的数据长度 printf("\r\n 您发送的消息为:\r\n\r\n"); for(t=0;t { USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]); //向串口 1 发送数据  while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束 } USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);//清除发送完成状态标志 }

正点：

#define USART_REC_LEN   200   //定义最大接收字节数 200

 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

 u16 USART_RX_STA;    //接收状态标记

USART_RX_STA
bit15	bit14	bit14
接收完成标志	接收到0X0D标志	接收到的有效数据个数

ABCDEFGHI…….(0x0D),(0x0A)

5.4 printf重定向

我们知道C语言中printf函数默认输出设备是显示器，如果要实现在串口或者LCD上显示，必须重定义标准库函数里调用的与输出设备相关的函数。比如使用printf输出到串口，需要将fputc里面的输出指向串口,这一过程就叫重定向。

那么如何让STM32使用printf函数呢？

#include “stdio.h”//头文件一定不能忘

int fputc(int ch,FILE *p)  //函数默认的，在使用printf函数时自动调用

{

USART_SendData(USART1,(u8)ch);

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);

return ch;

}