USART——串口通信（火良哥课堂笔记）

 

目录

1 串口通信协议简介

物理层 

协议层 

1 RS232标准 

2 USB转串口 （TTL）

3 原生的串口到串口 (TTL->TTL)

4 串口数据包的组成 

2 STM32串口功能框图讲解 

​编辑 1 引脚

 2 数据寄存器——USART_DR

 3 控制器

 4 波特率 

3 代码范例(野火课堂范例)

bsp_usart.h

 bsp_usart.c

main.c

 

---

1 串口通信协议简介

 

物理层 

规定通信系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。其实就是硬件部分。

协议层 

协议层主要规定协议逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。其实就是软件部分。

1 RS232标准 

RS232标准串口主要用于工业设备直接通信

电平转换芯片一般有MAX3232、SP3232

2 USB转串口 （TTL）

 USB转串口主要用于设备跟电脑通信

电平转换芯片一般有CH340、PL2303、CP2102、FT232

使用的时候电脑端需要安装电平转换芯片的驱动

3 原生的串口到串口 (TTL->TTL)

 原生的串口通信主要是控制器跟串口的设备或者传感器通信，不需要经过电平转换芯片来转换电平，直接就用TTL通信就可以了。例如GPS模块、GSM模块、串口转WIFI模块、HC04蓝牙模块

4 串口数据包的组成 

起始位：由1个逻辑0的数据位表示

结束位：由0.5、1、1.5或者2个逻辑1的数据位表示

有效数据：在起始位后紧接着的就是有效数据，有效数据的长度被约定为5、6、7、8或者9位

校验位：为了数据的抗干扰（可选）。分为奇校验（odd）、偶校验(even)、0校验(space)、1校验(mark)、无校验 (noparity)

奇校验：有效数据和校验位中“1”的个数为奇数

偶校验：有效数据和校验位中“1”的个数为偶数

0校验：不管有效数据中的内容是什么，校验位总是“0”

1校验：不管有效数据中的内容是什么，校验位总是“1”

无校验：数据包中不包含校验位

2 STM32串口功能框图讲解 

 1 引脚

TX：发送数据输出引脚
RX：接收数据输入引脚

SCLK:时钟，仅同步通信时使用

nRTS:请求发送

nCTS:允许发送

 

 2 数据寄存器——USART_DR

 9位有效，包含一个发送数据寄存器TDR和一个接受数据寄存器RDR。

一个地址对应两个物理内存。

 3 控制器

 4 波特率 

每秒钟要发送多少个数据

USART_BRR波特比率寄存器

3 代码范例(野火课堂范例)

1-初始化串口需要的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

bsp_usart.h

#ifndef __BSP_USART_H_
#define __BSP_USART_H_ 

#include "stm32f10x.h"
#include 

/** 
  * 串口宏定义，不同的串口挂载的总线和IO不一样，移植时需要修改这几个宏
	* 1-修改总线时钟的宏，uart1挂载到apb2总线，其他uart挂载到apb1总线
	* 2-修改GPIO的宏
  */
	


#define DEBUG_USART1     1
#define DEBUG_USART2     0 
#define DEBUG_USART3     0
#define DEBUG_USART4     0
#define DEBUG_USART5     0

#if DEBUG_USART1
// 串口1-USART1
#define  DEBUG_USARTx                   USART1
#define  DEBUG_USART_CLK                RCC_APB2Periph_USART1
#define  DEBUG_USART_APBxClkCmd         RCC_APB2PeriphClockCmd
#define  DEBUG_USART_BAUDRATE           115200

// USART GPIO 引脚宏定义
#define  DEBUG_USART_GPIO_CLK           (RCC_APB2Periph_GPIOA)
#define  DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd    RCC_APB2PeriphClockCmd
    
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT       GPIOA   
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_9
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT       GPIOA
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_10

#define  DEBUG_USART_IRQ                USART1_IRQn
#define  DEBUG_USART_IRQHandler         USART1_IRQHandler

#elif DEBUG_USART2
//串口2-USART2
#define  DEBUG_USARTx                   USART2
#define  DEBUG_USART_CLK                RCC_APB1Periph_USART2
#define  DEBUG_USART_APBxClkCmd         RCC_APB1PeriphClockCmd
#define  DEBUG_USART_BAUDRATE           115200

// USART GPIO 引脚宏定义
#define  DEBUG_USART_GPIO_CLK           (RCC_APB2Periph_GPIOA)
#define  DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd    RCC_APB2PeriphClockCmd
    
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT       GPIOA   
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_2
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT       GPIOA
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_3

#define  DEBUG_USART_IRQ                USART2_IRQn
#define  DEBUG_USART_IRQHandler         USART2_IRQHandler

#elif DEBUG_USART3
//串口3-USART3
#define  DEBUG_USARTx                   USART3
#define  DEBUG_USART_CLK                RCC_APB1Periph_USART3
#define  DEBUG_USART_APBxClkCmd         RCC_APB1PeriphClockCmd
#define  DEBUG_USART_BAUDRATE           115200

// USART GPIO 引脚宏定义
#define  DEBUG_USART_GPIO_CLK           (RCC_APB2Periph_GPIOB)
#define  DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd    RCC_APB2PeriphClockCmd
    
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT       GPIOB   
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_10
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT       GPIOB
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_11

#define  DEBUG_USART_IRQ                USART3_IRQn
#define  DEBUG_USART_IRQHandler         USART3_IRQHandler

#elif DEBUG_USART4
//串口4-UART4
#define  DEBUG_USARTx                   UART4
#define  DEBUG_USART_CLK                RCC_APB1Periph_UART4
#define  DEBUG_USART_APBxClkCmd         RCC_APB1PeriphClockCmd
#define  DEBUG_USART_BAUDRATE           115200

// USART GPIO 引脚宏定义
#define  DEBUG_USART_GPIO_CLK           (RCC_APB2Periph_GPIOC)
#define  DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd    RCC_APB2PeriphClockCmd
    
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT       GPIOC   
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_10
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT       GPIOC
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_11

#define  DEBUG_USART_IRQ                UART4_IRQn
#define  DEBUG_USART_IRQHandler         UART4_IRQHandler

#elif DEBUG_USART5
//串口5-UART5
#define  DEBUG_USARTx                   UART5
#define  DEBUG_USART_CLK                RCC_APB1Periph_UART5
#define  DEBUG_USART_APBxClkCmd         RCC_APB1PeriphClockCmd
#define  DEBUG_USART_BAUDRATE           115200

// USART GPIO 引脚宏定义
#define  DEBUG_USART_GPIO_CLK           (RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD)
#define  DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd    RCC_APB2PeriphClockCmd
    
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT       GPIOC   
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_12
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT       GPIOD
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_2

#define  DEBUG_USART_IRQ                UART5_IRQn
#define  DEBUG_USART_IRQHandler         UART5_IRQHandler

#endif


void USART_Config(void);
void Usart_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx,uint8_t date);
void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef* pUSARTx,uint16_t date);
void Usart_SendArray(USART_TypeDef* pUSARTx,uint8_t *array,uint8_t num);
void Usart_SendStr(USART_TypeDef* pUSARTx,uint8_t *str);
#endif /*__BSP_USART_H_*/

 bsp_usart.c

#include "bsp_usart.h"


static void NVIC_Configuration(void)
{
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  
  /* 嵌套向量中断控制器组选择 */
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
  
  /* 配置USART为中断源 */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_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);
}

 /**
  * @brief  USART GPIO 配置,工作参数配置
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void USART_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

	// 打开串口GPIO的时钟
	DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
	
	// 打开串口外设的时钟
	DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);

	// 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

  // 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
	
	// 配置串口的工作参数
	// 配置波特率
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;
	// 配置 针数据字长
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	// 配置停止位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	// 配置校验位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
	// 配置硬件流控制
	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(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);
	
	// 串口中断优先级配置
	NVIC_Configuration();
	
	// 使能串口接收中断
	USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);	
	
	// 使能串口
	USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);	    
}

/*================================发送一个字节=========================*/
void Usart_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx,uint8_t date)
{
  USART_SendData(pUSARTx, date);
	
	while(RESET == USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE));//为0跳出
	
}
/*================================发送两个字节=========================*/
void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef* pUSARTx,uint16_t date)
{
	uint8_t temp_h = 0;
	uint8_t temp_l = 0;
	
	temp_h = (date & 0XFF00) >> 8;
	temp_l = date & 0XFF;
	
	USART_SendData(pUSARTx, temp_h);
	while(RESET == USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE));//为0跳出
	
	USART_SendData(pUSARTx, temp_l);
	while(RESET == USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE));//为0跳出
}
/*================================发送8位数据的数组=========================*/
void Usart_SendArray(USART_TypeDef* pUSARTx,uint8_t *array,uint8_t num)
{
	uint8_t i = 0;
	
	for( i = 0 ;i < num ; i++)
	{
		Usart_SendByte(pUSARTx, *(array++-1));
		
	}
	while( RESET == USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) );
	
}
/*================================发送字符串=========================*/
void Usart_SendStr(USART_TypeDef* pUSARTx,uint8_t *str)
{
	do
	{
		Usart_SendByte(pUSARTx, *str);
		str++;
	}while('\0' != *str);
	
	while( RESET == USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) );
	
}
///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(DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);
		
		/* 等待发送完毕 */
		while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_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(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);

		return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
}

 

main.c

#include "stm32f10x.h"      //相当于51的 #include
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_usart.h"

void Delay(uint32_t count)
{
	for(;count != 0;count--);
}
int main(void)
{
	//uint8_t a[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	
    USART_Config();
//	Usart_SendByte(DEBUG_USARTx,'6');
//	Usart_SendHalfWord(DEBUG_USARTx,0xff56);
	//Usart_SendArray(DEBUG_USARTx,a,10);
	//Usart_SendStr(DEBUG_USARTx,"麻辣毛蛋\n");
	printf("麻辣毛蛋！！！\n");
	
	//putchar('p');
	while(1)
	{
		
	}
}