STM32 USART串口的學(xué)習(xí)與體會(huì)

看了很多STM32的USART的編碼，但我覺(jué)得雖然都說(shuō)出了中點(diǎn)但，寫(xiě)的都不是很好！作為一個(gè)剛剛學(xué)stm的菜鳥(niǎo)，看了很多資料，寫(xiě)出了我認(rèn)為比較滿意的串口通訊的知識(shí)

當(dāng)然借鑒了很多前人的心血和stm官方的庫(kù)函數(shù)模板，這也是本人第一次在csdn少上寫(xiě)博客！

在STM32的參考手冊(cè)中，串口被描述成通用同步異步收發(fā)器(USART)，它提供了一種靈活的方法與使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NRZ異步串行數(shù)據(jù)格式的外部設(shè)備之間進(jìn)行全雙工數(shù)據(jù)交換。USART利用分?jǐn)?shù)波特率發(fā)生器提供寬范圍的波特率選擇。它支持同步單向通信和半雙工單線通信，也支持LIN（局部互聯(lián)網(wǎng)），智能卡協(xié)議和IrDA（紅外數(shù)據(jù)組織）SIR ENDEC規(guī)范，以及調(diào)制解調(diào)器(CTS/RTS)操作。它還允許多處理器通信。還可以使用DMA方式，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。

USART通過(guò)3個(gè)引腳與其他設(shè)備連接在一起，任何USART雙向通信至少需要2個(gè)引腳：接受數(shù)據(jù)輸入(RX)和發(fā)送數(shù)據(jù)輸出(TX)。

RX: 接受數(shù)據(jù)串行輸入。通過(guò)過(guò)采樣技術(shù)來(lái)區(qū)別數(shù)據(jù)和噪音，從而恢復(fù)數(shù)據(jù)。

TX: 發(fā)送數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)發(fā)送器被禁止時(shí)，輸出引腳恢復(fù)到它的I/O端口配置。當(dāng)發(fā)送器被激活，并且不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，TX引腳處處于高電平。在單線和智能卡模式里，此I/O口被同時(shí)用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

2.串口的如何工作的

一般有兩種方式：查詢和中斷。

（1）查詢：串口程序不斷地循環(huán)查詢，看看當(dāng)前有沒(méi)有數(shù)據(jù)要它傳送。如果有，就幫助傳送（可以從PC到STM32板子，也可以從STM32板子到PC）。

（2）中斷：平時(shí)串口只要打開(kāi)中斷即可。如果發(fā)現(xiàn)有一個(gè)中斷來(lái)，則意味著要它幫助傳輸數(shù)據(jù)——它就馬上進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。同樣，可以從PC到STM3板子，也可以從STM32板子到PC。

3.串口的硬件連接

我用的奮斗STM32 V3開(kāi)發(fā)板擁有二路RS-232 接口，CPU 的PA9-US1-TX（P68）、PA10-US1-RX（P69）、PA9-US2-TX（P25）、PA10-US2-RX（P26）通過(guò)MAX3232 實(shí)現(xiàn)兩路RS-232 接口，分別連接在XS5 和XS17 接口上。 USART1在系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)啟動(dòng)模式下，將通過(guò)該口通過(guò)PC對(duì)板上的CPU進(jìn)行ISP，該口也可作為普通串口功能使用，JP3，JP4 的短路冒拔去，將斷開(kāi)第二路的RS232通信，僅作為TTL 通信通道。

4.編程實(shí)例

我們要對(duì)串口進(jìn)行操作，首先要將STM32的串口和CPU進(jìn)行連接。在Windows操作系統(tǒng)中，有一個(gè)自帶的系統(tǒng)軟件叫“超級(jí)終端”。VISTA以上的操作系統(tǒng)去掉了這個(gè)軟件，不過(guò)可以從XP的系統(tǒng)中，“hypertrm.dll”和“hypertrm.exe”到“windows/system32”文件夾下，然后雙擊運(yùn)行hypertrm.exe，就可以看見(jiàn)超級(jí)終端的運(yùn)行界面了。

運(yùn)行超級(jí)終端以后，會(huì)彈出“連接描述”，輸入名稱和選擇圖標(biāo)，這個(gè)地方隨便寫(xiě)個(gè)什么名稱都可以。然后彈出“連接到”設(shè)置，在“連接時(shí)使用”選擇你自己PC和STM32連接的COMx，如果不知道是哪個(gè)COM口的話，可以在PC的設(shè)備管理器中找到。在選擇好COM口之后，會(huì)彈出一個(gè)“屬性”對(duì)話框，在“位/秒”選擇和你STM32中設(shè)置的波特率一致就好，數(shù)據(jù)位也是按照STM32的設(shè)置來(lái)選擇，奇偶校驗(yàn)選擇無(wú)，停止位選擇1，數(shù)據(jù)流控制選擇無(wú)。注意，以上的選項(xiàng)都必須和STM32中的串口設(shè)置相匹配，要不然可能會(huì)出現(xiàn)一些未知錯(cuò)誤。

配置好超級(jí)終端之后，我們便可以開(kāi)始對(duì)STM32進(jìn)行編程了。編程一般按照如下步驟進(jìn)行：

（1） RCC配置；

（2） GPIO配置；

（3） USART配置；

（4） NVIC配置；

（5） 發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。

在RCC配置中，我們除了常規(guī)的時(shí)鐘設(shè)置以外，要記得打開(kāi)USART相對(duì)應(yīng)的IO口時(shí)鐘，USART時(shí)鐘，還有管腳功能復(fù)用時(shí)鐘。

在GPIO配置中，將發(fā)送端的管腳配置為復(fù)用推挽輸出，將接收端的管腳配置為浮空輸入。

在USART的配置中，通過(guò)USART_InitTypeDef結(jié)構(gòu)體對(duì)USART進(jìn)行初始化操作，按照自己所需的功能配置好就可以了。注意，在超級(jí)終端的設(shè)置中，需要和這個(gè)里面的配置相對(duì)應(yīng)。由于我是采用中斷接收數(shù)據(jù)的方式，所以記得在USART的配置中要打開(kāi)串口的中斷，同時(shí)最后還要打開(kāi)串口。

在NVIC的配置中，主要是USART1_IRQChannel的配置，和以前的筆記中講述的中斷配置類似，不會(huì)配置的可以參考以前的筆記。

全部配置好之后就可以開(kāi)始發(fā)送/接收數(shù)據(jù)了。發(fā)送數(shù)據(jù)用USART_SendData()函數(shù)，接收數(shù)據(jù)用USART_ReceiveData()函數(shù)。具體的函數(shù)功能可以參考固件庫(kù)的參考文件。根據(jù)USART的配置，在發(fā)送和接收時(shí)，都是采用的8bits一幀來(lái)進(jìn)行的，因此，在發(fā)送的時(shí)候，先開(kāi)辟一個(gè)緩存區(qū)，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入緩存區(qū)，然后再將緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，在接收的時(shí)候，同樣也是先接收到緩存區(qū)中，然后再進(jìn)行相應(yīng)的操作。

注意在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送和接收的時(shí)候，要檢查USART的狀態(tài)，只有等到數(shù)據(jù)發(fā)送或接收完畢之后才能進(jìn)行下一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。采用USART_GetFlagStatus()函數(shù)。

同時(shí)還要注意的是，在發(fā)送數(shù)據(jù)的最開(kāi)始，需要清除一下USART的標(biāo)志位，否則，第1位數(shù)據(jù)會(huì)丟失。因?yàn)樵谟布?fù)位之后，USART的狀態(tài)位TC是置位的。當(dāng)包含有數(shù)據(jù)的一幀發(fā)送完成之后，由硬件將該位置位。只要當(dāng)USART的狀態(tài)位TC是置位的時(shí)候，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。然后TC位的置零則是通過(guò)軟件序列來(lái)清除的，具體的步驟是“先讀USART_SR，然后寫(xiě)入U(xiǎn)SART_DR”，只有這樣才能夠清除標(biāo)志位TC，但是在發(fā)送第一幀數(shù)據(jù)的時(shí)候，并沒(méi)有進(jìn)行讀USART_SR的操作，而是直接進(jìn)行寫(xiě)操作，因此TC標(biāo)志位并沒(méi)有清空，那么，當(dāng)發(fā)送第一幀數(shù)據(jù)，然后用USART_GetFlagStatus()檢測(cè)狀態(tài)時(shí)返回的是已經(jīng)發(fā)送完畢（因?yàn)門C位是置1的），所以程序會(huì)馬上發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)，那么這樣，第一幀數(shù)據(jù)就被第二幀數(shù)據(jù)給覆蓋了，所以看不到第一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送。

按照上面的方法編程后，我們便可以在超級(jí)終端上查看串口通信的具體狀態(tài)了。我的這個(gè)例程，在硬件復(fù)位以后，可以馬上在超級(jí)終端上看見(jiàn)“Welcome>

RCC_cfg();

GPIO_cfg();

NVIC_cfg();

USART_cfg();

//清除標(biāo)志位，否則第1位數(shù)據(jù)會(huì)丟失

USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);

//發(fā)送數(shù)據(jù)

//PB5的作用是顯示正在發(fā)送數(shù)據(jù)

//當(dāng)有數(shù)據(jù)在發(fā)送的時(shí)候，PB5會(huì)亮

for(>

{

USART_SendData(USART1,TxBuf1[i]);

GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);

//等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢

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

GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);

}

while(1);

}

//RCC時(shí)鐘配置

void RCC_cfg()

{

//定義錯(cuò)誤狀態(tài)變量

ErrorStatus HSEStartUpStatus;

//將RCC寄存器重新設(shè)置為默認(rèn)值

RCC_DeInit();

//打開(kāi)外部高速時(shí)鐘晶振

RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

//等待外部高速時(shí)鐘晶振工作

HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)

{

//設(shè)置AHB時(shí)鐘(HCLK)為系統(tǒng)時(shí)鐘

RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

//設(shè)置高速AHB時(shí)鐘(APB2)為HCLK時(shí)鐘

RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

//設(shè)置低速AHB時(shí)鐘(APB1)為HCLK的2分頻

RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

//設(shè)置FLASH代碼延時(shí)

FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);

//使能預(yù)取指緩存

FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

//設(shè)置PLL時(shí)鐘，為HSE的9倍頻8MHz * 9 = 72MHz

RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

//使能PLL

RCC_PLLCmd(ENABLE);

//等待PLL準(zhǔn)備就緒

while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);

//設(shè)置PLL為系統(tǒng)時(shí)鐘源

RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

//判斷PLL是否是系統(tǒng)時(shí)鐘

while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);

}

//打開(kāi)GPIO時(shí)鐘，復(fù)用功能，串口1的時(shí)鐘

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA>

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure);

//PA10作為US1的RX端，負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//LED顯示串口正在發(fā)送/接收數(shù)據(jù)

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

}

//串口初始化

void USART_cfg()

{

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

//將結(jié)構(gòu)體設(shè)置為缺省狀態(tài)

USART_StructInit(&USART_InitStructure);

//波特率設(shè)置為115200

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;

//一幀數(shù)據(jù)的寬度設(shè)置為8bits

USART_InitStructure.USART_WordLength =USART_WordLength_8b;

//在幀結(jié)尾傳輸1個(gè)停止位

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

//奇偶失能模式，無(wú)奇偶校驗(yàn)

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

//發(fā)送/接收使能

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx>

//設(shè)置串口1

USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);

//打開(kāi)串口1的中斷響應(yīng)函數(shù)

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);

//打開(kāi)串口1

USART_Cmd(USART1, ENABLE);

}

//配置中斷

void NVIC_cfg()

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//選擇中斷分組2

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQChannel; //選擇串口1中斷

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0; //搶占式中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置為0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0; //響應(yīng)式中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置為0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//使能中斷

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

然后在stm32f10x_it.c文件中找到相應(yīng)的中斷處理函數(shù)，并填入一下內(nèi)容。注意在stm32f10x_it.c中，要聲明一下外部變量RX_status

extern FlagStatus RX_status;

void USART1_IRQHandler(void)

{

GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);

//確認(rèn)是否接收到數(shù)據(jù)

RX_status = USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE);

//接收到數(shù)據(jù)

if(RX_status == SET)

{

//將數(shù)據(jù)回送至超級(jí)終端

USART_SendData(USART1, USART_ReceiveData(USART1));

//等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢

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

GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);

}

}