stm32串口相关知识笔记

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2021-05-16 20:37 473阅读 0赞

### stm32串口 ###

*   *  USART初始化结构体
     *  串口操作相关库函数
     *  串口的一般配置步骤
     *  标志位
     *   *  发送数据寄存器
         *  发送移位寄存器
     *  USART\_GetITStatus和USART\_GetFlagStatus的区别
     *  对发送函数的封装
     *   *  发送一个字节
         *  发送一个数组
         *  发送字符串
     *  中断接收
     *  printf重定向

单片机的串口用的真的非常多，知识点也多，这里因为最近复习了一下做一个总结

这里的例子我都以103为例，407的话只是串口的配置不一样而已  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0ODY2MTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## USART初始化结构体 ##

typedef struct
    { 
      uint32_t USART_BaudRate;      //波特率 
      uint16_t USART_WordLength;    //字长 
      uint16_t USART_StopBits;      //停止位
      uint16_t USART_Parity;        //校验控制 
      uint16_t USART_Mode;          //模式选择 接收或者发送
      uint16_t USART_HardwareFlowControl;//有无硬件流控制
    } USART_InitTypeDef;

## 串口操作相关库函数 ##

void USART_Init(); //串口初始化：波特率，数据字长，奇偶校验，硬件流控以及收发使能
    void USART_Cmd();//使能串口
    void USART_ITConfig();//使能相关中断
    
    void USART_SendData();//发送数据到串口，DR
    uint16_t USART_ReceiveData();//接受数据，从DR读取接受到的数据
    
    FlagStatus USART_GetFlagStatus();//获取状态标志位
    void USART_ClearFlag();//清除状态标志位
    ITStatus USART_GetITStatus();//获取中断状态标志位
    void USART_ClearITPendingBit();//清除中断状态标志位

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0ODY2MTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## 串口的一般配置步骤 ##

串口时钟使能，GPIO时钟使能:RCC_APB2PeriphClockCmd();
    串口复位:USART_DeInit(); 这一步不是必须的
    GPIO端口模式设置:GPIO_Init(); 
    串口参数初始化：USART_Init();
    开启中断并且初始化NVIC（如果需要开启中断才需要这个步骤）
          NVIC_Init();
          USART_ITConfig();
    使能串口:USART_Cmd();
    编写中断处理函数：USARTx_IRQHandler();
    串口数据收发：
    void USART_SendData();//发送数据到串口，DR
    uint16_t USART_ReceiveData();//接受数据，从DR读取接受到的数据
    串口传输状态获取：
    FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
    void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

下面以串口一为例

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    //①串口时钟使能，GPIO 时钟使能，复用时钟使能
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|
    RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能 USART1,GPIOA 时钟
    
    //②串口复位
    USART_DeInit(USART1); //复位串口 1
    
    //③GPIO 端口模式设置
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //ISART1_TX PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIOA.9
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //USART1_RX PA.10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIOA.10
    
    //④串口参数初始化
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200; //波特率设置
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长为 8 位
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一个停止位
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl
    = USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件数据流控制
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//收发模式
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); 
    
    //⑤初始化 NVIC
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ; //抢占优先级 3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级 3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道使能
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //中断优先级初始化
    
    //⑤开启中断
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //开启中断
    
    //⑥使能串口
    USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口
    
    中断服务函数

下面我们来逐步分析

## 标志位 ##

首先是一些重要的状态标志位

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0ODY2MTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
单片机发送的时候是先将数据发送到发送数据寄存器，然后在通过发送移位寄存器一位一位发送到TX引脚，接收的时候是通过rx发送到接收移位寄存器，然后再给接收数据寄存器，在给单片机

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>标志位</th> 
   <th>作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>TXE</td> 
   <td>发送数据寄存器空，发送单个字节使用</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>TC</td> 
   <td>发送完成，发送多个字节时使用</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>TXIE</td> 
   <td>发送完成中断使能</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>RXNE</td> 
   <td>接收数据寄存器非空</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>RXNEIE</td> 
   <td>接收缓冲区非空中断使能</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

注意：TXE和TC的复位值为1，而RXNE的复位值为0

这里需要理解清楚

### 发送数据寄存器 ###

TXE为1:TDR里的数据全部到了移位寄存器，并且没有新的数据进TDR
    TXE为0；TDR里有数据，非空，则TXE=0

### 发送移位寄存器 ###

TC为1:从TDR过来的数据全部被移送到TX引脚，并且TDR里也没有新的数据
    TC为0:从TDR过来的数据还没有完全被移过去，或者之前TDR里的数据被移走了，但TDR里又来了新的数据

来几个例子试一下，这里省略了串口的配置，也没有开启中断

USART_SendData(USART1,'d');
    USART_SendData(USART1,'y');
    USART_SendData(USART1,'k');

结果: k  
最后串口助手上只打印了一个k  
原因:把‘d’发送到发送数据寄存器的时候，因为没有停顿，所以接着发送的‘y’就把‘d’覆盖了，同理可知‘y’也被’k’覆盖了，最后发送到发送移位寄存器，和TX引脚

USART_SendData(USART1,'d');
    while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);
    USART_SendData(USART1,'y');
    while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);
    USART_SendData(USART1,'k');
    while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);

结果：dyk  
最后串口助手上只打印了dyk  
第二个结果不一样是因为加了循环判断标志位，TDR里有数据，非空，则TXE=0，如果为0就会一直在循环里面，直到数据发送到发送移位寄存器，才结束循环

最后标志位全部改成TC

USART_SendData(USART1,'d');
    while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);
    USART_SendData(USART1,'y');
    while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);
    USART_SendData(USART1,'k');
    while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);

结果：yk  
最后串口助手上只打印了yk  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0ODY2MTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
可以看到TC是先读，再写入，然后就是前面强调的，TXE和TC的复位值为1  
所以写完‘d’后直接就退出循环了，‘y’就把‘d’给覆盖了

发现状态标志不同，产生的结果也都不同  
然后这里再提一下

## USART\_GetITStatus和USART\_GetFlagStatus的区别 ##

USART_GetITStatus
    该函数不仅会判断标志位置1，同时还会判断是否使能了
    相应的中断，所以在串口中断函数中，使用该函数
    
    USART_GetFlagStatus
    该函数只判断标志位

## 对发送函数的封装 ##

### 发送一个字节 ###

void Usart_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t data)
    { 
    	USART_SendData(pUSARTx, data);
    	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET );
    }

### 发送一个数组 ###

/* 发送8位数据的数组 */
    void Usart_SendArray(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t *array,uint8_t num)
    { 
    	uint8_t i;
    	for( i=0; i<num; i++ )
      { 
    		Usart_SendByte(pUSARTx, array[i]);
    	}
    	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) == RESET );
    }

### 发送字符串 ###

/* 发送字符串 */
    void Usart_SendStr(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t *str)
    { 
    	uint8_t i=0;
    	do
      { 
    		Usart_SendByte(pUSARTx, *(str+i));
    		i++;
    	}while(*(str+i) != '\0');
    	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) == RESET );
    }

## 中断接收 ##

u8 res;
    	 if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE))
     { 
         res= USART_ReceiveData(USART1); 
         USART_SendData(USART1,res);   
      }

最后不要用while而用if

## printf重定向 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0ODY2MTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
一定要把这个Use MicroLIB给勾上  
否则就要 usart.h加入这段代码

//加入以下代码,支持 printf 函数,而不需要选择 use MicroLIB
    #if 1
    #pragma import(__use_no_semihosting)
    //标准库需要的支持函数
    struct __FILE
    { 
    int handle; 
    };
    FILE __stdout;
    //定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
    _sys_exit(int x)
    { 
    x = x;
    }

//重定义 fputc 函数
    int fputc(int ch, FILE *f)
    { 
    while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET);
     USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch);
    return ch;
    }

///重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
    int fputc(int ch, FILE *f)
    { 
    		/* 发送一个字节数据到串口 */
    		USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);
    		
    		/* 等待发送完毕 */
    		while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);		
    	
    		return (ch);
    }
    
    ///重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数
    int fgetc(FILE *f)
    { 
    		/* 等待串口输入数据 */
    		while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
    
    		return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
    }

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