STM32 USART串口

一、通信接口

二、串口通信

  • 串口是一种应用十分广泛的通讯接口,串口成本低、容易使用、通信线路简单,可实现两个设备的互相通信
  • 单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信,极大地扩展了单片机的应用范围,增强了单片机系统的硬件实力

三、硬件电路

  • 简单双向串口通信有两根通信线(发送端TX和接收端RX)
  • TX与RX要交叉连接
  • 当只需单向的数据传输时,可以只接一根通信线
  • 当电平标准不一致时,需要加电平转换芯片

四、电平标准

  • 电平标准是数据1和数据0的表达方式,是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系,串口常用的电平标准有如下三种:
  • TTL电平:+3.3V或+5V表示1,0V表示0
  • RS232电平:-3~-15V表示1,+3~+15V表示0
  • RS485电平:两线压差+2~+6V表示1,-2~-6V表示0(差分信号)

五、串口参数

  • 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

六、USART简介

七、USART框图

八、波特率发生器

九、代码部分

cpp 复制代码
void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);//恢复缺损配置
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);//初始化
void USART_StructInit(USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);//结构体初始化

//结构体,用来配置同步时钟输出的,包括时钟是不是要输出,时钟的极性相位等参数
void USART_ClockInit(USART_TypeDef* USARTx, USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);
void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);

void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//使能
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);
//中断输出使能

void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState);
//开启USART到DMA的触发通道
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);//发送数据
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);//接收数据


FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);//获取标志位状态
void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);//清除标志位
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);//获取中断状态
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);//清除中断挂起位

整体代码:

cpp 复制代码
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

uint8_t Serial_RxData; 
uint8_t Serial_RxFlag; 

/**
  * 函    数:串口初始化
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);	//开启USART1的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA9引脚初始化为复用推挽输出
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);		
	
	/*USART初始化*/
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;					//定义结构体变量
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;				//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;	//硬件流控制,不需要
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;			//模式,选择为发送模式
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;		//奇偶校验,不需要
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;	//停止位,选择1位
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;		//字长,选择8位
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);				//将结构体变量交给USART_Init,配置USART1
	
	/*开启中断的代码*/
	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//对 NVIC 的优先级分组进行配置。
	
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //指定要配置的中断通道为定时器 2 的中断通道
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能该中断通道
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//设置该中断的抢占优先级为 2
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//设置该中断的子优先级为 1
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
	
	/*USART使能*/
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);								//使能USART1,串口开始运行
}

/**
  * 函    数:串口发送一个字节
  * 参    数:Byte 要发送的一个字节
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
	USART_SendData(USART1, Byte);		//将字节数据写入数据寄存器,写入后USART自动生成时序波形
	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);	//等待发送完成
	/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位,故此循环后,无需清除标志位*/
}

/**
  * 函    数:串口发送一个数组
  * 参    数:Array 要发送数组的首地址
  * 参    数:Length 要发送数组的长度
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{
	uint16_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)		//遍历数组
	{
		Serial_SendByte(Array[i]);		//依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
	}
}

/**
  * 函    数:串口发送一个字符串
  * 参    数:String 要发送字符串的首地址
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_SendString(char *String)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组(字符串),遇到字符串结束标志位后停止
	{
		Serial_SendByte(String[i]);		//依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
	}
}

/**
  * 函    数:次方函数(内部使用)
  * 返 回 值:返回值等于X的Y次方
  */
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
	uint32_t Result = 1;	//设置结果初值为1
	while (Y --)			//执行Y次
	{
		Result *= X;		//将X累乘到结果
	}
	return Result;
}

/**
  * 函    数:串口发送数字
  * 参    数:Number 要发送的数字,范围:0~4294967295
  * 参    数:Length 要发送数字的长度,范围:0~10
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)		//根据数字长度遍历数字的每一位
	{
		Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');	//依次调用Serial_SendByte发送每位数字
	}
}

/**
  * 函    数:使用printf需要重定向的底层函数
  * 参    数:保持原始格式即可,无需变动
  * 返 回 值:保持原始格式即可,无需变动
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	Serial_SendByte(ch);			//将printf的底层重定向到自己的发送字节函数
	return ch;
}

/**
  * 函    数:自己封装的prinf函数
  * 参    数:format 格式化字符串
  * 参    数:... 可变的参数列表
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
	char String[100];				//定义字符数组
	va_list arg;					//定义可变参数列表数据类型的变量arg
	va_start(arg, format);			//从format开始,接收参数列表到arg变量
	vsprintf(String, format, arg);	//使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中
	va_end(arg);					//结束变量arg
	Serial_SendString(String);		//串口发送字符数组(字符串)
}

/**
  * 函    数:获取串口接收标志位
  * 参    数:无
  * 返 回 值:串口接收标志位,范围:0~1,接收到数据后,标志位置1,读取后标志位自动清零
  */
uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{
	if (Serial_RxFlag == 1)			//如果标志位为1
	{
		Serial_RxFlag = 0;
		return 1;					//则返回1,并自动清零标志位
	}
	return 0;						//如果标志位为0,则返回0
}

/**
  * 函    数:获取串口接收的数据
  * 参    数:无
  * 返 回 值:接收的数据,范围:0~255
  */
uint8_t Serial_GetRxData(void)
{
	return Serial_RxData;			//返回接收的数据变量
}

/**
  * 函    数:USART1中断函数
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  * 注意事项:此函数为中断函数,无需调用,中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称,可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确,不能有任何差异,否则中断函数将不能进入
  */
void USART1_IRQHandler(void)
{
	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)		//判断是否是USART1的接收事件触发的中断
	{
		Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1);				//读取数据寄存器,存放在接收的数据变量
		Serial_RxFlag = 1;										//置接收标志位变量为1
		USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);			//清除USART1的RXNE标志位
																//读取数据寄存器会自动清除此标志位
																//如果已经读取了数据寄存器,也可以不执行此代码
	}
}
相关推荐
国科安芯1 小时前
ASP4644芯片低功耗设计思路解析
网络·单片机·嵌入式硬件·安全
充哥单片机设计1 小时前
【STM32项目开源】基于STM32的智能厨房火灾燃气监控
stm32·单片机·嵌入式硬件
CiLerLinux8 小时前
第四十九章 ESP32S3 WiFi 路由实验
网络·人工智能·单片机·嵌入式硬件
时光の尘8 小时前
【PCB电路设计】常见元器件简介(电阻、电容、电感、二极管、三极管以及场效应管)
单片机·嵌入式硬件·pcb·二极管·电感·三极管·场效应管
Lu Zelin8 小时前
单片机为什么不能跑Linux
linux·单片机·嵌入式硬件
宁静致远20219 小时前
stm32 freertos下基于hal库的模拟I2C驱动实现
stm32·嵌入式硬件·freertos
Wave84514 小时前
STM32--智能小车
stm32·单片机·嵌入式硬件
helesheng19 小时前
用低成本FPGA实现FSMC接口的多串口(UART)控制器
stm32·fsmc·fpga·uart控制器
充哥单片机设计19 小时前
【STM32项目开源】基于STM32的智能家居环境(空气质量)检测系统
stm32·单片机·嵌入式硬件
夜月yeyue20 小时前
ART 加速器、流水线与指令预测的关系详解
linux·服务器·c语言·单片机·嵌入式硬件·性能优化·嵌入式高阶技巧