STM32单片机——串口通信（轮询+中断）
STM32单片机——串口通信（轮询+中断）
- 串口通信相关概念
- HAL库解析及CubeMX工程配置与程序设计
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- 常用函数介绍
- CubeMX工程配置
- HAL库程序设计（轮询+中断）
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- 轮询数据收发
- 中断收发数据
- 固件库程序设计及实现
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- 固件库配置流程
- 结构体配置及初始化程序
- 串口发送自定义函数封装
- 中断服务函数（数据接收）
- 串口常用函数汇总
串口通信相关概念
- 参考博文：STM32通信——串口通信概念详解
HAL库解析及CubeMX工程配置与程序设计
常用函数介绍
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串口发送/接收函数
HAL_UART_Transmit(); //串口发送数据，轮询发送 HAL_UART_Receive(); //串口接收数据，轮询发送 HAL_UART_Transmit_IT(); //串口中断模式发送 HAL_UART_Receive_IT(); //串中断模式接收函数原型参数解析：
以阻塞的方式发送指定字节的数据HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)参数 解析 UART_HandleTypeDef huart UART_HandleTypeDef 结构体类型指针变量 uint8_t * pData 指向要发送的数据地址 uint16_t Size 要发送的数据大小，以字节为单位 uint32_t Timeout 设置的超时时间，以ms单位 以中断的方式接收指定字节的数据
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)此函数执行完后将清除中断，需要再次调用以重新开启中断
参数 解析 UART_HandleTypeDef huart UART_HandleTypeDef 结构体类型指针变量 uint8_t * pData 指向接收数据缓冲区 uint16_t Size 要发送的数据大小，以字节为单位 -
串口中断回调函数
HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef*huart); //串中断处理函数 HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef*huart); //发送中断回调函数 HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef*huart); //接收中断回调函数
CubeMX工程配置
- 时钟配置
- 采用外部高速晶振
- 时钟树配置
- 采用外部高速晶振
- 配置串口通信
- 配置异步通信模式
- 串口波特率及参数配置
- 打开串口中断（使用中断收发才需配置，轮询可不配置）
- 配置异步通信模式
HAL库程序设计（轮询+中断）
轮询数据收发
- 1. 轮询发送
HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char *)"hello world\r\n", strlen("hello world\r\n"),100); - 2. printf重定向
int fputc(int ch, FILE *f) { unsigned char temp[1]={ch}; HAL_UART_Transmit(&huart1,temp,1,0xffff); return ch; } - 3. 轮询接收
unsigned char uart1_buf[20] = {0}; //接收数据缓冲区 while(1) { HAL_UART_Receive(&huart1, uart1_buf, 19, 100); HAL_UART_Transmit(&huart1, uart1_buf, strlen(uart1_buf), 100); if(strstr(uart1_buf,"open") != NULL) HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port,LED2_Pin,GPIO_PIN_RESET); else if( strstr(uart1_buf,"close") != NULL ) HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port,LED2_Pin,GPIO_PIN_SET); memset(uart1_buf, 0, strlen(uart1_buf)); }
中断收发数据
- 1. 中断发送
//usart.c 函数封装 void SendString(UART_HandleTypeDef *huart, char *String) { HAL_UART_Transmit_IT(huart,(uint8_t *)String,strlen(String)); } //main.c 函数调用 SendString(&huart1,"haha\r\n"); - 2. 中断接收
//串口中断接收变量定义 unsigned char UART1_RX_Buffer[256]; //串口接收数组 unsigned char UART1_RX_index = 0; //接收下标计数器 unsigned char UART1_RX_flag = 0; //接收下标计数器 //开启接收中断,一次接收1个字符 HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&RX_ch, 1); //中断服务函数 void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { unsigned char RX_ch = '\0'; //接收中断缓冲 if(huart->Instance == USART1) { if(UART1_RX_index >= 255) //溢出判断 { UART1_RX_index = 0; memset(UART1_RX_Buffer,0x00,sizeof(UART1_RX_Buffer)); } else //正常接收数据，并放入数组 { UART1_RX_Buffer[UART1_RX_index++] = RX_ch; //接收数据转存 if((UART1_RX_Buffer[UART1_RX_index-1] == 0x0A)&&(UART1_RX_Buffer[UART1_RX_index-2] == 0x0D)) //判断结束位 { HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&UART1_RX_Buffer, UART1_RX_index,0xFFFF); //将收到的信息发送出去 UART1_RX_index = 0; memset(UART1_RX_Buffer,0x00,sizeof(UART1_RX_Buffer)); //清空数组 } } //命令执行语句 对于复杂执行语句立flag, 在main函数中执行 if(strstr((const char *)UART1_RX_Buffer,"open") != NULL) HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port,LED2_Pin,GPIO_PIN_RESET); else if( strstr((const char *)UART1_RX_Buffer,"close") != NULL ) HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port,LED2_Pin,GPIO_PIN_SET); HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&RX_ch, 1); //再开启接收中断 } }
固件库程序设计及实现
固件库配置流程
- 1.配置时钟：GPIO的时钟，串口的时钟，引脚复用的时钟
- 2.配置GPIO的结构体
- 3.配置串口的结构体
- 4.NVIC中断配置
- 5.数据发送及中断服务函数
结构体配置及初始化程序
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使能时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能GPIOA时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //使能USART1时钟 -
使能GPIO口
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //USART1_TX GPIOA.9 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出 //USART1_RX GPIOA.10初始化 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //PA10 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA -
串口参数配置
USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //USART 初始化设置 USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; //串口波特率 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长为8位数据格式 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一个停止位 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; //收发模式 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1 USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1 -
NVIC中断配置
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //Usart1 NVIC 配置 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; 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); //根据指定的参数初始化VIC寄存器 USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //开启串口接受中断 -
串口1初始化程序
void Usart1_Init(u32 bound) { //GPIO端口设置 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; USART_InitTypeDef USART_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能USART1，GPIOA时钟 //USART1_TX GPIOA.9 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //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 //USART1_RX GPIOA.10初始化 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10 //Usart1 NVIC 配置 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; 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); //根据指定的参数初始化VIC寄存器 //USART 初始化设置 USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位 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; //收发模式 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1 USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //开启串口接受中断 USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1 }
串口发送自定义函数封装
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printf重定向
//串口1输出重定向 int fputc(int ch, FILE *f) { USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch); while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET); return (ch); } //串口1输入重定向 int fgetc(FILE *f) { while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE)==RESET); return (int)USART_ReceiveData(USART1); } -
串口写字节函数
/* * 功能：串口写字节函数 * * 参数1：USARTx ：串口号 * * 参数2：Data ：需写入的字节 */ void USART_Send_Byte(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data) { USART_SendData(USARTx, Data); while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE)==RESET); } -
串口发送字符串函数
/* * 函数名称： Usart_SendString * * 函数功能： 串口数据发送 * * 入口参数： USARTx：串口组 * * str：要发送的数据 * * len：数据长度 */ void Usart_SendString(USART_TypeDef *USARTx, unsigned char *str, unsigned short len) { unsigned short count = 0; for(; count < len; count++) { USART_SendData(USARTx, *str++); //发送数据 while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成 } } -
串口格式化打印
/* * 函数名称： UsartPrintf * * 函数功能： 格式化打印 * * 入口参数： USARTx：串口组 * fmt：不定长参 */ #includevoid UsartPrintf(USART_TypeDef *USARTx, char *fmt,...) { unsigned char UsartPrintfBuf[296]; va_list ap; unsigned char *pStr = UsartPrintfBuf; va_start(ap, fmt); vsnprintf((char *)UsartPrintfBuf, sizeof(UsartPrintfBuf), fmt, ap); //格式化 va_end(ap); while(*pStr != 0) { USART_SendData(USARTx, *pStr++); while(USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET); } }
中断服务函数（数据接收）
//串口接收变量定义
unsigned char usart1_buffer[128] = {'\0'}; //接收缓存
unsigned char usart1_index = 0; //中断下标索引
unsigned char usart1_flag = 0; //中断标志位
//串口中断服务函数
void USART1_IRQHandler(void)
{
uint16_t ch; //串口接收字节缓冲
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //串口收到数据
{
if(usart1_index == 127) //下标溢出
{
usart1_index = 0;
memset(usart1_buffer,0x00,sizeof(usart1_buffer));
}
ch = USART_ReceiveData(USART1); //串口接收1个字节
usart1_buffer[usart1_index++] = ch; //数据存入接收数组
if((usart1_buffer[usart1_index-1] == 0x0A)&&(usart1_buffer[usart1_index-2] == 0x0D)) //判断结束位
{
Usart_SendString(USART1,usart1_buffer,usart1_index);
usart1_index = 0;
//执行命令语句 对于复杂执行语句立flag, 在main函数中执行
if(strstr((const char *)usart1_buffer,"open") != NULL) //检测到open信号
LED1 = 0;
if(strstr((const char *)usart1_buffer,"close") != NULL)
LED1 = 1;
memset(usart1_buffer,0x00,sizeof(usart1_buffer)); //清空数组
}
USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_RXNE); //清除中断标志
}
}
串口常用函数汇总
初始化函数:
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
串口使能函数:
void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
中断配置函数:
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);
串口发送函数:
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
串口接收读取函数:
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);
获取响应的串口表示位:
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
中断状态位获取:
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);