硬件USART

文章目录

  • USART
    • USART基本结构
    • 初始化流程
    • 标准库函数使用模板
      • 初始化模板
      • 标志位函数
      • 数据发送
      • 数据接收
      • USART_NVIC中断函数
      • USART_DMA通道
      • 配置同步时钟输出
      • 唤醒单元
      • 唤醒单元

USART

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

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

USART基本结构

硬件USART_第1张图片
数据从 DR寄存器转到发送移位寄存器,并产生TXE(发送寄存器空)标志位事件,此时,发送移位寄存器向右移位低位先行,从Tx口发送数据。移位完成后,新的数据将自动从DR寄存器转运进来。
接收移位寄存器Rx口接收数据,等移位完成后,数据将一块儿转运到 DR寄存器中,并开始接收下一个数据,置RxNE(接受寄存器非空)标志位事件。

  1. 硬件数据控制流:数据处理速度不同时,决定是否传输。
  2. SCLK时钟:输出自身时钟,以便接受方自适应波特率。
  3. 唤醒单元:多设备通信,可分配地址。
  4. 波特率发生器:配置DIV(4位小数、12位整数)更改波特率。波特率=fPCLK1/2 / (16 * DIV)

硬件USART_第2张图片

初始化流程

  • RCC时钟使能:USARTx,GPIO
  • GPIO初始化:GPIO_Mode_IPU(Rx)GPIO_Mode_AF_PP(Tx)
  • USART初始化结构体:USART_InitTypeDef
    • USART_BaudRate:波特率
    • USART_HardwareFlowControl:硬件流控制
    • USART_Mode:使用模式(USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx)即都使用
    • USART_Parity:校验位
    • USART_StopBits:停止位长度
    • USART_WordLength:字长(无校验位则为8)
  • USART使能:USART_Cmd()
  • NVIC:同前(选择USARTx_IRQn通道)
  • DMA:同前(硬件通道保持一致)

标准库函数使用模板

初始化模板

void UART1_Init(void)   //这是NVIC中断模式,也可与DMA联合使用
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//TX
	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;//RX
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	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_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	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);
}

标志位函数

// 读标志位
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
// 清标志位
void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);

数据发送

/* USART_SendData            数据发送
* @ param1  选择UASARTx
* @ param1  待发送的数据
* @ retval  None
*/
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);

void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
	USART_SendData(USART1, Byte);
	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);//等待
}

void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{
	uint16_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)
	{
		Serial_SendByte(Array[i]);
	}
}

void Serial_SendString(char *String)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)
	{
		Serial_SendByte(String[i]);
	}
}

uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
	uint32_t Result = 1;
	while (Y --)
	{
		Result *= X;
	}
	return Result;
}

void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)
	{
		Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');
	}
}

int fputc(int ch, FILE *f)
{
	Serial_SendByte(ch);
	return ch;
}

void Serial_Printf(char *format, ...)
{
	char String[100];
	va_list arg;
	va_start(arg, format);
	vsprintf(String, format, arg);
	va_end(arg);
	Serial_SendString(String);
}

数据接收

/* USART_ReceiveData         接收数据
* @ param1  选择UASARTx
* @ retval  接收到的数据
*/
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{
	if (Serial_RxFlag == 1)
	{
		Serial_RxFlag = 0;
		return 1;
	}
	return 0;
}

uint8_t Serial_GetRxData(void)
{
	return Serial_RxData;
}

USART_NVIC中断函数

/* USARTx_IRQHandler         USART中断处理函数
* @ param1  None
* @ retval  None
*/
void USARTx_IRQHandler(void)
{
	if (USART_GetITStatus(USARTx, USART_IT_RXNE) == SET)
	{
		Serial_RxData = USART_ReceiveData(USARTx);
		Serial_RxFlag = 1;
		USART_ClearITPendingBit(USARTx, USART_IT_RXNE);
	}
}

//配置USART中断
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);
//读中断标志位
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
//清中断标志位
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

USART_DMA通道

/* USART_DMACmd         USART中断处理函数
* @ param1  选择USARTx
* @ param2  DMA通道
* @ param3  使能/失能
* @ retval  None
*/
void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState);

配置同步时钟输出

USART_ClockInit(USART_TypeDef* USARTx, USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);
void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);

唤醒单元

void USART_SetAddress(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Address);
void USART_WakeUpConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_WakeUp);
void USART_ReceiverWakeUpCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

唤醒单元

void USART_SetAddress(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Address);
void USART_WakeUpConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_WakeUp);
void USART_ReceiverWakeUpCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);


                                     ------ BY Flier

2023.9.7

Reference:江协科技、《stm32f10x用户手册》、《stm32库开发实战指南教程》

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