STM32入门——USART
江科大STM32学习记录
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 到-15V表示1，+3到+15V表示0
- RS485电平：两线压差+2到+6V表示1，-2到-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
在数据位后面可以加一位奇偶校验位，那么数据位就是九位
1：代表数据位（不包含校验位）偶数个1
0：代表数据位（不包含校验位）奇数个1
·· 串口时序
TX输出定时翻转的高低电平，RX定时读取引脚的高低电平，每个字节的数据加上起始位、停止位、可选的校验位，打包成数据帧，依次输出在TX引脚，另外一端RX引脚依次接收
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
TXE：发送寄存器空
RXNE：接收寄存器非空
USART基本结构
移位寄存器：低位先行
数据帧
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)
USART相关寄存器
案例：串口通信
#include "USART.h"
void Usart_Init(void)
{ //开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
//初始化GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
//配置USART结构体
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}
void Serial_SendByte(uint8_t data)//发送一个字节
{
USART_SendData(USART1,data);
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);//硬件自动清零
}
void Serial_SendArray(uint8_t *array,uint16_t len)//发送数组
{
uint16_t i;
for(i=0;i<len;i++){
Serial_SendByte(array[i]);
}
}
\
void Serial_SendString(char *str)//发送字符串
{
while(*str != '\0'){
Serial_SendByte(*str);
str++;
}
}
uint32_t Serial_Pow(uint16_t X,uint16_t Y)
{
uint32_t Result = 1;
while(Y--){
Result *= X;
}
return Result;
}
void Serial_SendNumber(uint32_t Number,uint16_t len)//发送文本数字
{
uint8_t i;
for(i=0;i<len;i++){
Serial_SendByte((Number/Serial_Pow(10,len-i-1)%10) + '0');//提取每位转换为文本发送
}
}
关于使用printf,串口重定向的问题
1.下面要打开
2.重写fputc函数
#include 封装sprintf
#include 发送汉字的问题
添加下面文本
--no-multibyte-chars
然后正常使用字符串发送就可以了
串口接收
查询法：
配置：
void Usart_Init(void)
{ //开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
//初始化GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
//配置USART结构体
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}
while(1){
//查询USART_FLAG_RXNE这个标志位,
if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE) == SET){
Rx_data = USART_ReceiveData(USART1);//读取DR，查询USART_FLAG_RXNE自动清零
OLED_ShowHexNum(2,1,Rx_data,2);
}
}
中断方法：
uint8_t Rx_data;
uint8_t Rx_Flag;
void Usart_Init(void)
{ //开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
//初始化GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
//配置USART结构体
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}
uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{
if(Rx_Flag == 1){
Rx_Flag = 0;
return 1;
}else {
return 0;
}
}
uint8_t Serial_GetRxData(void)
{
return Rx_data;
}
void USART1_IRQHandler(void)
{
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) == SET){
Rx_data = USART_ReceiveData(USART1);
Rx_Flag = 1;
USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
}
}
while(1){
if(Serial_GetRxFlag() == 1){
temp = Serial_GetRxData();
OLED_ShowHexNum(2,3,temp,2);
}
}
HEX数据包
文本数据包
HEX数据包接收
uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{
if(Rx_Flag == 1){
Rx_Flag = 0;
return 1;
}else {
return 0;
}
}
void Receive_HexPacket(void)
{
Rx_data = USART_ReceiveData(USART1);
switch(Rx_StateFlag){
case 0://等待包头
if(Rx_data == 0xFF){
Rx_StateFlag = 1;
}
break;
case 1://接收数据
Rx_Packet[Num] = Rx_data;
Num++;
if(Num >= 4){
Rx_StateFlag = 2;
Num = 0;
}
break;
case 2://等待包尾
if(Rx_data == 0xFE){
Rx_Flag = 1;
Rx_StateFlag = 0;
}
break;
}
}
void USART1_IRQHandler(void)
{
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) == SET){
Receive_HexPacket();
}
USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
}
文本数据包接收
void Receive_HexPacket(void)
{
Rx_data = USART_ReceiveData(USART1);
switch(Rx_StateFlag){
case 0://等待包头
if(Rx_data == '@'){
Rx_StateFlag = 1;
Num = 0;
}
break;
case 1://接收数据
if(Rx_data != '\r'){
Rx_Packet[Num] = Rx_data;
Num++;
}else {
Rx_StateFlag = 2;
}
break;
case 2://等待包尾
if(Rx_data == '\n'){
Rx_Flag = 1;
Rx_StateFlag = 0;
Rx_Packet[Num] = '\0';
}
break;
}
}
void USART1_IRQHandler(void)
{
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) == SET){
Receive_HexPacket();
}
USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
}