STM32學習筆記（7）：USART串口的使用

在STM32的參考手冊中，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)標準NRZ異步串行數(shù)據(jù)格式的外部設備之間進行全雙工數(shù)據(jù)交換。USART利用分數(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，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。

USART通過3個引腳與其他設備連接在一起，任何USART雙向通信至少需要2個引腳：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。通過過采樣技術來區(qū)別數(shù)據(jù)和噪音，從而恢復數(shù)據(jù)。

TX: 發(fā)送數(shù)據(jù)輸出。當發(fā)送器被禁止時，輸出引腳恢復到它的I/O端口配置。當發(fā)送器被激活，并且不發(fā)送數(shù)據(jù)時，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，看看當前有沒有數(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：平時串口只要打開中斷即可。如果發(fā)現(xiàn)有一個中斷來，則意味著要它幫助傳輸數(shù)據(jù)——它就馬上進行數(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MAX3232 實現(xiàn)兩路RS-232 接口，分別連接在XS5 和XS17 接口上。 USART1 在系統(tǒng)存儲區(qū)啟動模式下，將通過該口通過PC對板上的CPU進行ISP，該口也可作為普通串口功能使用，JP3，JP4 的短路冒拔去，將斷開第二路的RS232通信，僅作為TTL 通信通道。

4. 編程實例

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

運行超級終端以后，會彈出“連接描述”，輸入名稱和選擇圖標，這個地方隨便寫個什么名稱都可以。然后彈出“連接到”設置，在“連接時使用”選擇你自己PC和STM32連接的COMx，如果不知道是哪個COM口的話，可以在PC的設備管理器中找到。在選擇好COM口之后，會彈出一個“屬性”對話框，在“位/秒”選擇和你STM32中設置的波特率一致就好，數(shù)據(jù)位也是按照STM32的設置來選擇，奇偶校驗選擇無，停止位選擇1，數(shù)據(jù)流控制選擇無。注意，以上的選項都必須和STM32中的串口設置相匹配，要不然可能會出現(xiàn)一些未知錯誤。

配置好超級終端之后，我們便可以開始對STM32進行編程了。編程一般按照如下步驟進行：

（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)的時鐘設置以外，要記得打開USART相對應的IO口時鐘，USART時鐘，還有管腳功能復用時鐘。

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

在USART的配置中，通過USART_InitTypeDef結(jié)構(gòu)體對USART進行初始化操作，按照自己所需的功能配置好就可以了。注意，在超級終端的設置中，需要和這個里面的配置相對應。由于我是采用中斷接收數(shù)據(jù)的方式，所以記得在USART的配置中藥打開串口的中斷，同時最后還要打開串口。

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，不會配置的可以參考以前的筆記。

全部配置好之后就可以開始發(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的參考文件。根據(jù)USART的配置，在發(fā)送和接收時，都是采用的8bits一幀來進行的，因此，在發(fā)送的時候，先開辟一個緩存區(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，在接收的時候，同樣也是先接收到緩存區(qū)中，然后再進行相應的操作。

注意在對數(shù)據(jù)進行發(fā)送和接收的時候，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行下一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。采用USART_GetFlagStatus()函數(shù)。

同時還要注意的是，在發(fā)送數(shù)據(jù)的最開始，需要清除一下USART的標志位，否則，第1位數(shù)據(jù)會丟失。因為在硬件復位之后，USART的狀態(tài)位TC是置位的。當包含有數(shù)據(jù)的一幀發(fā)送完成之后，由硬件將該位置位。只要當USART的狀態(tài)位TC是置位的時候，就可以進行數(shù)據(jù)的發(fā)送。然后TC位的置零則是通過軟件序列來清除的，具體的步驟是“先讀USART_SR，然后寫入USART_DR”，只有這樣才能夠清除標志位TC，但是在發(fā)送第一幀數(shù)據(jù)的時候，并沒有進行讀USART_SR的操作，而是直接進行寫操作，因此TC標志位并沒有清空，那么，當發(fā)送第一幀數(shù)據(jù)，然后用USART_GetFlagStatus()檢測狀態(tài)時返回的是已經(jīng)發(fā)送完畢（因為TC位是置1的），所以程序會馬上發(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，我們便可以在超級終端上查看串口通信的具體狀態(tài)了。我的這個例程，在硬件復位以后，可以馬上在超級終端上看見“Welcome to my STM32! Please press any key!”字樣，然后如果在超級終端中通過PC機鍵盤按下相應的鍵，則這個鍵會發(fā)送到STM32中，并且馬上返回到PC機的超級終端上，因此可以馬上從超級終端的頁面中看到按下的相應的鍵。

5. 程序源代碼

#include "stm32f10x_lib.h"

FlagStatus RX_status;

void RCC_cfg();

void GPIO_cfg();

void USART_cfg();

void NVIC_cfg();

int main()

{

int i;

unsigned char TxBuf1[] = "Welcome to my STM32! Please press any key!";

RCC_cfg();

GPIO_cfg();

NVIC_cfg();

USART_cfg();

//清除標志位，否則第1位數(shù)據(jù)會丟失

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)

//當有數(shù)據(jù)在發(fā)送的時候，PB5會亮

for( i=0;TxBuf1[i]!=;i++)

{

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);

}