串口通信———串口发送和接受
- 串口通讯协议
- 物理层——三个常用标准
- 软件层
- 串口数据包组成
- STM32串口功能框图
- 引脚
- 数据寄存器
- 控制器
- 波特率
- 代码编写（串口发送和接受数据）
- 初始化串口需要用到的GPIO
- 初始化串口
- 中段配置（接受中断，中断优先级）
- 使能串口
- 编写发送和接受函数
- 编写中断服务函数
- 最终代码
串口通讯协议
物理层：规定通讯系统中具有机械，电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输，其实就是硬件部分。
协议层：协议层主要规定通讯协议，统一收发双方的数据打包，解包标准。其实就是软件部分。
物理层——三个常用标准
RS232标准
USB转串口（TTL）
原生的串口到串口（TTL-TTL）
软件层
串口数据包组成
有起始位，数据，校验位，停止位
起始位：由一个逻辑0的数据位表示
结束位：由0.5,1，1.5，或2个逻辑1的数据位表示
有效数据：在起始位后紧接的就是有效数据，有效数据的长度常被约定为5,6，7,或8位长
校验位：为的是数据的抗干扰性，校验方法分为奇校验，偶检验，0校验，1校验，无校验
STM32串口功能框图
引脚
TX:数据发送
RX：数据接收
SCLK：时钟，仅同步通信时使用
nRTS：数据发送
nCTS：允许发送
数据寄存器
USART_DR:9位有效，包含一个发送数据寄存器TDR和一个接受数据寄存器RDR。一个地址对应两个物理内存
有关寄存器：
USART_CR1：M 0:8bit 1:9bit
USART_CR2:STOP
USART_CR1:PCE,RS,PEIE
USART_SR:PE
控制器
有关寄存器：
USART_CR1，CR2，CR3
波特率
有关寄存器：
每秒钟要发送多少数据
USART_BRR：波特率寄存器
代码编写（串口发送和接受数据）
初始化串口需要用到的GPIO
由引脚部分可知串口一所用到的所有引脚
所有宏定义如下，它可以帮我们移植程序，更快的实现其他串口
#define DEBUG_USARTx USART1
#define DEBUG_USART_CLK RCC_APB2Periph_USART1
#define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200
// USART GPIO 引脚宏定义
#define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOA)
#define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOA
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_9
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOA
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10
#define DEBUG_USART_IRQ USART1_IRQn
#define DEBUG_USART_IRQHandler USART1_IRQHandler初始化GPIO代码如下
注意将
将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 打开串口GPIO的时钟
DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
// 打开串口外设的时钟
DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);
// 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
// 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);初始化串口
可用USART_InitTypeDef 结构体实现
依次配置结构体各个成员即可
// 配置串口的工作参数
// 配置波特率
USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;
// 配置 针数据字长
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
// 配置停止位
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
// 配置校验位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
// 配置硬件流控制
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl =
USART_HardwareFlowControl_None;
// 配置工作模式，收发一起
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
// 完成串口的初始化配置
USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);中段配置（接受中断，中断优先级）
同外部中断一样，需要配置中断优先级，方法也相同
优先级配置
因只开启一个串口，中断优先级可随意配置
static void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* 嵌套向量中断控制器组选择 */
/* 提示 NVIC_PriorityGroupConfig() 在整个工程只需要调用一次来配置优先级分组*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
/* 配置USART为中断源 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;
/* 抢断优先级*/
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
/* 子优先级 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
/* 使能中断 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
/* 初始化配置NVIC */
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}使能串口接收中断
// 使能串口接收中断
USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);使能串口
// 使能串口
USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);编写发送和接受函数
运用固件库函数，并检测发送数据位为空
//发送一个字节
void Usart_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t date)
{
USART_SendData(pUSARTx,date);
while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}发送两个字节也是同理
分两次发送即可
//发送两个字节的数据
void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef * pUSARTx, uint16_t date)
{
uint8_t temp_h,temp_l;
temp_h=(date&0xFF00)>>8;
temp_l=(date&0xFF);
USART_SendData(pUSARTx,temp_h);
while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
USART_SendData(pUSARTx,temp_l);
while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}发送数组时
每发送一个字节，i加一，发送下一个字节
注意检测标志位不同，发送一个字节与一串数据用到的数据位不同
//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);
}如果想用printf函数发送数据，需要对fputc进行重定义，才能用于串口发送数据
//串口的重定义
///重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数和putchar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);
}若要用getchar，scanf接收数据，与用printf函数发送数据类似，对fgetc进行重定义，但要检测接收数据位是否为空。
///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);
}编写中断服务函数
中断服务函数用于接受，检测接收数据位是否为空，若非空，将接受的数据储存在变量中并发送出去。
//串口中断服务函数
void DEBUG_USART_IRQHandler(void)
{
uint8_t ucTemp;
if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_RXNE)!=RESET)
{
ucTemp = USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
USART_SendData(DEBUG_USARTx,ucTemp);
}最终代码
bsp_usart.h
#ifndef __BSP_USART_H
#define __BSP_USART_H
#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>
#define DEBUG_USART1 1
#define DEBUG_USART2 0
#define DEBUG_USART3 0
#define DEBUG_USART4 0
#define DEBUG_USART5 0
#if DEBUG_USART1
// 串口1-USART1
#define DEBUG_USARTx USART1
#define DEBUG_USART_CLK RCC_APB2Periph_USART1
#define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200
// USART GPIO 引脚宏定义
#define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOA)
#define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOA
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_9
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOA
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10
#define DEBUG_USART_IRQ USART1_IRQn
#define DEBUG_USART_IRQHandler USART1_IRQHandler
#elif DEBUG_USART2
//串口2-USART2
#define DEBUG_USARTx USART2
#define DEBUG_USART_CLK RCC_APB1Periph_USART2
#define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB1PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200
// USART GPIO 引脚宏定义
#define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOA)
#define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOA
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_2
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOA
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_3
#define DEBUG_USART_IRQ USART2_IRQn
#define DEBUG_USART_IRQHandler USART2_IRQHandler
#elif DEBUG_USART3
//串口3-USART3
#define DEBUG_USARTx USART3
#define DEBUG_USART_CLK RCC_APB1Periph_USART3
#define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB1PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200
// USART GPIO 引脚宏定义
#define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOB)
#define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOB
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOB
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_11
#define DEBUG_USART_IRQ USART3_IRQn
#define DEBUG_USART_IRQHandler USART3_IRQHandler
#elif DEBUG_USART4
//串口4-UART4
#define DEBUG_USARTx UART4
#define DEBUG_USART_CLK RCC_APB1Periph_UART4
#define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB1PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200
// USART GPIO 引脚宏定义
#define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOC)
#define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOC
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOC
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_11
#define DEBUG_USART_IRQ UART4_IRQn
#define DEBUG_USART_IRQHandler UART4_IRQHandler
#elif DEBUG_USART5
//串口5-UART5
#define DEBUG_USARTx UART5
#define DEBUG_USART_CLK RCC_APB1Periph_UART5
#define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB1PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200
// USART GPIO 引脚宏定义
#define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD)
#define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOC
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_12
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOD
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_2
#define DEBUG_USART_IRQ UART5_IRQn
#define DEBUG_USART_IRQHandler UART5_IRQHandler
#endif
void USART_Config(void);
void Usart_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t date);
void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef * pUSARTx, uint16_t date);
void Usart_SendArray( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t *array,uint8_t num);
void Usart_SendStr( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t *str);
#endif /*__BSP_USART_H*/bsp_usart.c
//bsp:board support package 板级支持包
#include "bsp_usart.h"
static void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
/* 嵌套向量中断控制器组选择 */
/* 提示 NVIC_PriorityGroupConfig() 在整个工程只需要调用一次来配置优先级分组*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
/* 配置USART为中断源 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;
/* 抢断优先级*/
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
/* 子优先级 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
/* 使能中断 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
/* 初始化配置NVIC */
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
void USART_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
// 打开串口GPIO的时钟
DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
// 打开串口外设的时钟
DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);
// 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
// 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
// 配置串口的工作参数
// 配置波特率
USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;
// 配置 针数据字长
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
// 配置停止位
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
// 配置校验位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
// 配置硬件流控制
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl =
USART_HardwareFlowControl_None;
// 配置工作模式，收发一起
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
// 完成串口的初始化配置
USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);
// 串口中断优先级配置
NVIC_Configuration();
// 使能串口接收中断
USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);
// 使能串口
USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);
}
//发送一个字节
void Usart_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t date)
{
USART_SendData(pUSARTx,date);
while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
//发送两个字节的数据
void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef * pUSARTx, uint16_t date)
{
uint8_t temp_h,temp_l;
temp_h=(date&0xFF00)>>8;
temp_l=(date&0xFF);
USART_SendData(pUSARTx,temp_h);
while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
USART_SendData(pUSARTx,temp_l);
while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
//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
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);
}
//串口的重定义
///重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数和putchar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);
}stm32f10x_it.c 额外添加
同时需要包含bsp_usart.h才可在串口中使用
//串口中断服务函数
void DEBUG_USART_IRQHandler(void)
{
uint8_t ucTemp;
if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_RXNE)!=RESET)
{
ucTemp = USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
USART_SendData(DEBUG_USARTx,ucTemp);
}至此，全部函数已全部写完，只要在main函数中调用这些函数即可。
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