STM32 USART串口发送

单片机学习！

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目录

前言

一、串口发送配置步骤

二、详细步骤

[2.1 RCC开启USART和GPIO时钟](#2.1 RCC开启USART和GPIO时钟)

[2.2 GPIO初始化](#2.2 GPIO初始化)

[2.3 配置USART](#2.3 配置USART)

[2.4 开启USART](#2.4 开启USART)

[2.5 初始化总代码](#2.5 初始化总代码)

三、发送数据函数设计

[3.1 发送一个字节数据函数](#3.1 发送一个字节数据函数)

[3.2 发送一个数组函数](#3.2 发送一个数组函数)

[3.3 发送字符串函数](#3.3 发送字符串函数)

[3.4 以字符串形式显示数字函数](#3.4 以字符串形式显示数字函数)

总结

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前言

本文介绍了USART初始化配置、USART串口发送的基础内容。

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一、串口发送配置步骤

初始化流程，可以从基本结构图来梳理：

第一步，开启时钟，把需要用的USART和GPIO的时钟打开。

第二步，GPIO初始化，把TX配置成复用输出，RX配置成输入。

第三步，配置USART，直接使用一个结构体就可以把所有需要的参数都配置好。

第四步 ，如果只需要发送的功能，就直接开启USART，初始化就结束了。如果需要接收的功能，可能还需要配置中断，那就在开启USART之前，再加上ITCongfig和NVIC的代码就行了。

得益于库函数的封装，内部各种细节问题就不需要再关心了。

初始化完成之后

• 如果要发送数据，调用一个发送的函数就行了；
• 如果要接收数据，就调用接收的函数；
• 如果要获取发送和接收的状态，就调用获取标志位的函数。

以上就是USART外设的使用思路。

二、详细步骤

2.1 RCC开启USART和GPIO时钟

第一步开启时钟USART和GPIO的时钟。

代码示例：

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//开启USART1的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启GPIOA时钟

开启USART1的时钟，这里USART1是APB2的外设，其他都是APB1的外设。然后还需要开启GPIO的时钟，看引脚定义表，USART1的TX是PA9，RX是PA10.

2.2 GPIO初始化

第二步初始化GPIO引脚。这里初始化GPIOA，引脚选择Pin_9

代码示例：

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF_PP;//引脚模式选复用推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin= GPIO_Pin_9;//引脚选择Pin_9
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//初始化GPIOA

引脚模式的配置选择：

• TX引脚是USART外设控制的输出引脚，所以要选复用推挽输出。
• RX引脚是USART外设数据的输入引脚，所以要选择输入模式。

输入模式并不分什么普通输入，复用输入。一根线只能有一个输出，但可以有多个输入。所以输入脚、外设和GPIO都可以同时用。一般RX配置是浮空输入或者上拉输入，因为串口波形空闲状态是高电平，所以不使用下拉输入。这里引脚模式的配置可以参考手册GPIO那一节推荐的配置表。本章程序只实现数据发送，所以只初始化TX就可以了。引脚模式选择GPIO_Mode_AF_PP复用推挽输出。

以上配置就是把PA9配置为复用推挽输出，供USART1的TX使用。

2.3 配置USART

第三步初始化USART

代码示例：

	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件流控制
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;//串口模式
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//校验位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//停止位
	USART_InitStructure.USART_WordLength =USART_WordLength_8b; //字长

	USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);

USART_BaudRate 波特率，可以直接写一个波特率的数值。这里给9600，写完数值之后USART_Init函数内部会自动算好9600对应的分频系数，然后写到BRR寄存器。

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USART_HardwareFlowControl 硬件流控制，这个参数的取值可以是：

• USART_HardwareFlowControl_None不使用流控;
• USART_HardwareFlowControl_CTS只用CTS;
• USART_HardwareFlowControl_RTS只用RTS;
• USART_HardwareFlowControl_RTS_CTS是CTS和RTS都使用。

这里不使用流控，所以选择USART_HardwareFlowControl_None这个参数。

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USART_Mode串口模式，参数有：

• USART_Mode_Tx是Tx发送模式；
• USART_Mode_Rx是Rx接收模式。
• 如果既需要接收又需要发送，那就用或符号把Tx和Rx或起来。

代码示例：

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;

这里程序只需要发送功能，所以就选择USART_Mode_Tx这一个参数就行了。

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USART_Parity 校验位，参数有：

• USART_Parity_No无校验；
• USART_Parity_Odd奇校验；
• USART_Parity_Even偶校验。

这里不需要校验，所以选择USART_Parity_No无校验。

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USART_StopBits停止位，参数可以选择：

• USART_StopBits_0_5 是0.5位停止位；
• USART_StopBits_1 是1位停止位；
• USART_StopBits_1_5 是1.5位停止位；
• USART_StopBits_2 是2位停止位。

这里选择USART_StopBits_1参数，就是1位停止位。

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USART_WordLength 字长，参数可以选择：

• USART_WordLength_8b八位字长；
• USART_WordLength_9b九位字长。

因为不需要校验，前面设置了无校验参数，这里就选择USART_WordLength_8b字长为8位。

以上结构体参数的初始化就完成了，对串口的配置是9600波特率、无流控、只有发送模式、无校验位、1位停止位、八位字长。

2.4 开启USART

第四步，开启USART，调用USART_Cmd函数，给指定的通道USART1使能。

代码示例：

    USART_Cmd(USART1,ENABLE);

2.5 初始化总代码

代码示例：

void Serial_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//开启USART1的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启GPIO的时钟
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF_PP;//引脚模式
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin= GPIO_Pin_9;//引脚选择Pin_9
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//初始化GPIOA
	
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件流控制
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;//串口模式
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//校验位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//停止位
	USART_InitStructure.USART_WordLength =USART_WordLength_8b; //字长
	USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
	
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);
	
}

三、发送数据函数设计

3.1 发送一个字节数据函数

这里设计一个发送数据的函数，调用这个函数就可以从TX引脚发送一个字节数据。

代码示例：

void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
	//函数里面需要调用串口的SendData函数
	USART_SendData(USART1,Byte);//第一个参数给USART1,第二个参数给Byte
	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET); //第一个参数给USART1,第二个参数需要使用USART_FLAG_TXE发送数据寄存器空标志位。因为需要等待TXE置1，所以给USART_GetFlagStatus函数套一个while循环。
	
}

Serial_SendByte函数里面需要调用USART_SendData函数，USART_SendData函数可以通过外设 USART1 发送单个数据。

USART_SendData(USART1,Byte);第一个参数给USART1,第二个参数给Byte，

这样可以在调用Serial_SendByte函数时把参数Byte的值通过外设 USART1 发送出去。

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从USART_SendData函数定义内部代码可以更清楚的知道数据是怎么发送出去的。

USART_SendData函数源代码：

/**
  * @brief  Transmits single data through the USARTx peripheral.
  * @param  USARTx: Select the USART or the UART peripheral. 
  *   This parameter can be one of the following values:
  *   USART1, USART2, USART3, UART4 or UART5.
  * @param  Data: the data to transmit.
  * @retval None
  */
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));
  assert_param(IS_USART_DATA(Data)); 
    
  /* Transmit Data */
  USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF);
}

这里定义的参数Byte传递给Data这个变量，之后Data&0x01FF，就是把无关的高位清零，然后直接赋值给DR寄存器。因为这是写入DR，所以数据最终通向TDR，发送数据寄存器，TDR再传递给发送移位寄存器。最后一位一位地把数据移出到TX引脚，完成数据的发送。

USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF);

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调用USART_SendData这一个库函数，Byte变量就写入到TDR了，写完之后还需要等待一下，等TDR的数据转移到移位寄存器了才算一次数据完整的转移完成。如果数据还在TDR进行等待，再写入数据就会产生数据覆盖。所以在发送之后，还需要等待一下标志位。这里用while循环里套一个USART_GetFlagStatus函数通过判断标志位来循环空出等待时间。

代码示例：

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

USART_GetFlagStatus函数的第一个参数给USART1,第二个参数需要使用USART_FLAG_TXE发送数据寄存器空标志位。

因为需要等待TXE置1，所以还是给USART_GetFlagStatus函数套一个while循环，如果TXE标志位==RESTE，就一直循环，直到为SET时，结束等待。

最后是标志位是否需要手动清除的问题，需要参考一下手册，在状态寄存器这里有对TXE这一位的描述。

当TDR寄存器中的数据被硬件转移到移位寄存器的时候，该位被硬件置位。如果USART_CR1寄存器中的TXEIE为1，就是允许中断，则产生中断。对USART_DR的写操作，将该位清零。

所以说这里标志位置1之后，不需要手动清零。当下一次再调用USART_SendData函数时，这个标志位会自动清零。以上Serial_SendByte函数就编写完成了。

3.2 发送一个数组函数

比如有一个很大的数组，需要通过串口发送到电脑。那就需要一个发送数组的函数。

代码示例：

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

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Serial_SendArray函数

void Serial_SendArray(uint8_t *Array,uint16_t Length) 

• 第一个参数是一个uint8_t的指针类型，指向待发数组的首地址，传递数组需要使用指针。
• 第二个参数uint16_t Length由于数组无法判断是否结束，所以需要再传递一个Length进来，Length的类型可以根据需求来定义，可以是16位的，也可以是32位的。

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   for(i = 0 ; i < Length ; i++)

这里for循环就会执行Length次，可以对Array数据进行遍历。

在for循环里就不断调用Serial_SendByte函数，发送Array[i]，这样就是依次取出数组Array的每一项，通过Serial_SendByte函数进行发送。

        Serial_SendByte(Array[i]);

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3.3 发送字符串函数

设计一个发送字符串的函数。

代码示例：

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

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Serial_SendString函数

void Serial_SendString(char *String)

这里参数类型给uint8_t *也可以，都是一样的效果。由于字符串自带一个结束标志位，所以就不需要再传递长度参数了。

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    for(i = 0;String[i] != '\0';i++)

这里循环条件的结束位就可以用字符串的结束标志位来判断了，这里数据0对应空字符，是字符串结束标志位。

• 如果循环到的数据不等于0，就是还没结束，进行循环；
• 如果循环到的数据等于0，就是结束了，停止循环。

这里数据0也可以写成字符的形式，就是'\0'空字符的转义字符表示形式，和直接写0最终效果是一样的。

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        Serial_SendByte(String[i]);

在for循环里不断调用Serial_SendByte函数，将String字符串一个个取出来，通过Serial_SendByte函数发送。

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3.4 以字符串形式显示数字函数

给函数发送一个数字，最终这个数字能在电脑以字符串的形式显示。

代码示例：

uint32_t Serial_Pow(uint32_t X,uint32_t Y)//这个函数的返回值就是X的Y次方
{
	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');
	}
}

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void Serial_SendNumber(uint32_t Number,uint8_t Length)

在函数Serial_SendNumber里面需要把Number的个位、十位、百位等位数以十进制拆分开。然后转换成字符数字对应的数据，依次发送出去。

以十进制拆分方法，用数字12345来举例：

• 取万位就是12345除以10000的值1再对10取余 (12345/10000)%10=1；
• 取千位就是12345除以1000的值12再对10取余 (12345/1000)%10=2；
• 取百位就是12345除以100的值123再对10取余 (12345/100)%10=3；
• 取十位就是12345除以10的值1234再对10取余 (12345/10)%10=4；
• 取个位就是12345除以1的值再对10取余 (12345/1)%10=5.

总结：

取某一位就是数字除以10的x次方再对10取余(数字/10^x)%10，除以10的x次方就是把这一位数的右边去掉，再对10取余就是把这一位数的左边去掉。

需要先写一个次方函数Serial_Pow函数，此函数用于十进制拆分逻辑，可供Serial_SendNumber函数里调用。

uint32_t Serial_Pow(uint32_t X,uint32_t Y)//这个函数的返回值就是X的Y次方
{
    uint32_t Result = 1;
    while(Y--)//循环Y次，就是Result累乘Y次X，也就是X的Y次方
    {
        Result *= X;
    }
    return Result;
}

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Serial_SendNumber函数也是依次发送数字的每一位这个逻辑。

代码示例：

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');
	}
}

这里Serial_Pow函数的给值需要注意：

        Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10,Length - i - 1) %10 + '0');

按照十进制拆分方法的公式取出Number的每一位。for循环中从i开始遍历是从0开始的，10的0次方是个位，第一数据应该是最高位而不是个位，所以要让遍历方向反过来Serial_Pow函数的第二个参数要是Length - i - 1，这样循环起来参数就会以十进制从高位到低位依次发送。不过最终要以字符的形式显示，查询ASCII表发现字符0对应的数据是0x30，所以最后还需要加0x30或者以字符的形式写就是'0'

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总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了USART初始化配置以及一些配置代码的细节。