STM32学习笔记：USART串口的使用

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1、1. 串口的基本概念在 STM32 的参考手册中，串口被描述成通用同步异步收发器 （USART） ，它提供了一种 灵活的方法与使用工业标准 NRZ 异步串行数据格式的外部设备之间进行全双工数据交换。 USART 利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。它支持同步单向通信和半双工单 线通信，也支持 LIN （局部互联网），智能卡协议和 IrDA （红外数据组织） SIR ENDEC 规 范，以及调制解调器 （CTS/RTS） 操作。它还允许多处理器通信。还可以使用DMA 方式，实现高速数据通信。USART 通过 3 个引脚与其他设备连接在一起，任何 USART 双向通信至少需要 2 个引 脚

2、：接受数据输入（RX）和发送数据输出（TX）。RX: 接受数据串行输入。通过过采样技术来区别数据和噪音，从而恢复数据。TX: 发送数据输出。当发送器被禁止时，输出引脚恢复到它的 I/O 端口配置。当发送器 被激活，并且不发送数据时， TX 引脚处处于高电平。在单线和智能卡模式里，此 I/O 口被 同时用于数据的发送和接收。2. 串口的如何工作的一般有两种方式：查询和中断。（ 1）查询：串口程序不断地循环查询，看看当前有没有数据要它传送。如果有，就帮 助传送（可以从 PC 到 STM32 板子，也可以从 STM32 板子到 PC）。（ 2）中断：平时串口只要打开中断即可。如果发现有一个中断来，则

3、意味着要它帮助 传输数据它就马上进行数据的传送。 同样，可以从 PC 到 STM3 板子，也可以从 STM32 板子到 PC。3. 串口的硬件连接我用的奋斗 STM32 V3 开发板拥有二路 RS-232 接口， CPU 的 PA9-US1-TX （P68）、 PA10-US1-RX （P69）、PA9-US2-TX （P25）、PA10-US2-RX （P26）通过 MAX3232 实现 两路 RS-232 接口，分别连接在 XS5 和 XS17 接口上。 USART1 在系统存储区启动模式下， 将通过该口通过 PC对板上的CPU进行ISP,该口也可作为普通串口功能使用，JP3, JP4的短

4、路冒拔去，将断开第二路的 RS232 通信，仅作为 TTL 通信通道。4. 编程实例我们要对串口进行操作，首先要将STM32的串口和CPU进行连接。在 Windows操作系统中， 有一个自带的系统软件叫 “超级终端” 。 VISTA 以上的操作系统去掉了这个软件， 不过可以从 XP 的系统中，复制“ hypertrm.dll ”和“ hypertrm.exe ”到“ windows/system32 ” 文件夹下，然后双击运行 hypertrm.exe，就可以看见超级终端的运行界面了。运行超级终端以后，会弹出“连接描述”，输入名称和选择图标，这个地方随便写个什么名称都可以。然后弹出“连接到”设

5、置，在“连接时使用”选择你自己PC和STM32连接的 COMx ，如果不知道是哪个 COM 口的话，可以在 PC 的设备管理器中找到。在选择好 COM 口之后，会弹出一个“属性”对话框，在“位/秒”选择和你 STM32 中设置的波特率一致就好，数据位也是按照 STM32 的设置来选择，奇偶校验选择无，停止位选择1，数据流控制选择无。注意，以上的选项都必须和 STM32 中的串口设置相匹配，要不然可能会出 现一些未知错误。配置好超级终端之后，我们便可以开始对 STM32 进行编程了。编程一般按照如下步骤 进行：1)RCC 配置；2)GPIO 配置；3)USART 配置；4)NVIC 配置；5)发

6、送 /接收数据。在 RCC 配置中， 我们除了常规的时钟设置以外， 要记得打开 USART 相对应的 IO 口时 钟， USART 时钟，还有管脚功能复用时钟。在 GPIO 配置中， 将发送端的管脚配置为复用推挽输出， 将接收端的管脚配置为浮空输 入。在 USART 的配置中， 通过 USART_InitTypeDef 结构体对 USART 进行初始化操作，按 照自己所需的功能配置好就可以了。 注意， 在超级终端的设置中， 需要和这个里面的配置相 对应。由于我是采用中断接收数据的方式， 所以记得在 USART 的配置中药打开串口的中断， 同时最后还要打开串口。在 NVIC 的配置中， 主要是

7、USART1_IRQChannel 的配置，和以前的笔记中讲述的中断 配置类似，不会配置的可以参考以前的笔记。全部配置好之后就可以开始发送 /接收数据了。 发送数据用 USART_SendData() 函数，接 收数据用 USART_ReceiveData() 函数。具体的函数功能可以参考固件库的参考文件。根据 USART 的配置，在发送和接收时，都是采用的 8bits 一帧来进行的，因此，在发送的时候， 先开辟一个缓存区， 将需要发送的数据送入缓存区， 然后再将缓存区中的数据发送出去， 在 接收的时候，同样也是先接收到缓存区中，然后再进行相应的操作。注意在对数据进行发送和接收的时候， 要检查

8、 USART 的状态， 只有等到数据发送或接 收完毕之后才能进行下一帧数据的发送或接收。采用 USART_GetFlagStatus() 函数。同时还要注意的是， 在发送数据的最开始， 需要清除一下 USART 的标志位， 否则， 第 1 位数据会丢失。因为在硬件复位之后， USART 的状态位 TC 是置位的。当包含有数据的 一帧发送完成之后， 由硬件将该位置位。 只要当 USART 的状态位 TC 是置位的时候， 就可 以进行数据的发送。然后 TC 位的置零则是通过软件序列来清除的，具体的步骤是“先读 USART_SR ，然后写入 USART_DR ”，只有这样才能够清除标志位 TC ，但

9、是在发送第一 帧数据的时候，并没有进行读 USART_SR 的操作，而是直接进行写操作，因此 TC 标志位 并没有清空， 那么， 当发送第一帧数据， 然后用 USART_GetFlagStatus() 检测状态时返回的 是已经发送完毕(因为 TC 位是置 1 的)，所以程序会马上发送下一帧数据，那么这样，第 一帧数据就被第二帧数据给覆盖了，所以看不到第一帧数据的发送。按照上面的方法编程后， 我们便可以在超级终端上查看串口通信的具体状态了。 我的这 个例程， 在硬件复位以后， 可以马上在超级终端上看见 “ Welcome to my STM32! Please pressany key! ”字样

10、，然后如果在超级终端中通过PC 机键盘按下相应的键，则这个键会发送到STM32 中，并且马上返回到 PC 机的超级终端上， 因此可以马上从超级终端的页面中看到按 下的相应的键。5. 程序源代码#include stm32f10x_lib.hFlagStatus 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();GPI

11、O_cfg();NVIC_cfg();USART_cfg();/清除标志位，否则第 1 位数据会丢失USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);/ 发送数据/PB5 的作用是显示正在发送数据/ 当有数据在发送的时候， PB5 会亮for( i=0;TxBuf1i!=0;i+)USART_SendData(USART1,TxBuf1i);GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);/ 等待数据发送完毕while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)=RESET);GPIO_ResetBits(GPI

12、OB,GPIO_Pin_5);while(1);/RCC 时钟配置void RCC_cfg()/ 定义错误状态变量ErrorStatus HSEStartUpStatus;/ 将 RCC 寄存器重新设置为默认值RCC_DeInit();/打开外部高速时钟晶振RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);/等待外部高速时钟晶振工作HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp(); if(HSEStartUpStatus = SUCCESS) / 设置 AHB 时钟 (HCLK) 为系统时钟 RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);

13、/设置高速 AHB时钟(APB2)为HCLK时钟 RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);/设置低速 AHB时钟(APB1)为HCLK的2分频 RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);/ 设置 FLASH 代码延时FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);/ 使能预取指缓存FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);/设置 PLL 时钟，为 HSE 的 9倍频 8MHz * 9 = 72MHz RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div

14、1, RCC_PLLMul_9);/ 使能 PLLRCC_PLLCmd(ENABLE);/ 等待 PLL 准备就绪 while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) = RESET);/ 设置 PLL 为系统时钟源 RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);/ 判断 PLL 是否是系统时钟 while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);/打开 GPIO 时钟，复用功能，串口 1 的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2P

15、eriph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);/IO 口配置void GPIO_cfg()GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/PA9 作为 US1 的 TX 端，打开复用，负责发送数据GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOA , &G

16、PIO_InitStructure);/PA10 作为 US1 的 RX 端，负责接收数据GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);/LED 显示串口正在发送 / 接收数据GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(G

17、PIOB, &GPIO_InitStructure);/串口初始化void USART_cfg()USART_InitTypeDef USART_InitStructure;/ 将结构体设置为缺省状态USART_StructInit(&USART_InitStructure);/ 波特率设置为 115200USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;/ 一帧数据的宽度设置为 8bitsUSART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;/ 在帧结尾传输 1 个停止位USART_Init

18、Structure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;/ 奇偶失能模式，无奇偶校验USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;/发送 /接收使能USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; / 硬件流控制失能USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;/ 设置串口 1USART_Init(USART1, &US

19、ART_InitStructure);/ 打开串口 1 的中断响应函数USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);/ 打开串口 1USART_Cmd(USART1, ENABLE);/配置中断void NVIC_cfg()NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;选择中选择抢占响应式/ 使NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); / 断分组 2NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQChannel;/串口 1

20、中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;/式中断优先级设置为 0NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;/中断优先级设置为 0NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;能中断NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);然后在 stm32f10x_it.c 文件中找到相应的中断处理函数，并填入一下内容。注意在 stm32f10x_it.c 中，要声明一下外部变量 RX_statusexter

21、n FlagStatus RX_status;void USART1_IRQHandler(void)GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);/确认是否接收到数据RX_status = USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE);/ 接收到数据 if(RX_status = SET)/ 将数据回送至超级终端 USART_SendData(USART1, USART_ReceiveData(USART1);/ 等待数据发送完毕 while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) = RESET);GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);