STM32 - USART 串口编程实践

1. 基本数据结构

在stm32f10x_usart.h 里面定义了相关结构体

1.1 USART_InitTypeDef

串口基本配置，包括波特率，字长，停止位，奇偶校验，发送/接收模式，硬件流控

/** 
  * @brief  USART Init Structure definition  
  */ 
  
typedef struct
{
  uint32_t USART_BaudRate;            /*!< This member configures the USART communication baud rate.
                                           The baud rate is computed using the following formula:
                                            - IntegerDivider = ((PCLKx) / (16 * (USART_InitStruct->USART_BaudRate)))
                                            - FractionalDivider = ((IntegerDivider - ((u32) IntegerDivider)) * 16) + 0.5 */

  uint16_t USART_WordLength;          /*!< Specifies the number of data bits transmitted or received in a frame.
                                           This parameter can be a value of @ref USART_Word_Length */

  uint16_t USART_StopBits;            /*!< Specifies the number of stop bits transmitted.
                                           This parameter can be a value of @ref USART_Stop_Bits */

  uint16_t USART_Parity;              /*!< Specifies the parity mode.
                                           This parameter can be a value of @ref USART_Parity
                                           @note When parity is enabled, the computed parity is inserted
                                                 at the MSB position of the transmitted data (9th bit when
                                                 the word length is set to 9 data bits; 8th bit when the
                                                 word length is set to 8 data bits). */
 
  uint16_t USART_Mode;                /*!< Specifies wether the Receive or Transmit mode is enabled or disabled.
                                           This parameter can be a value of @ref USART_Mode */

  uint16_t USART_HardwareFlowControl; /*!< Specifies wether the hardware flow control mode is enabled
                                           or disabled.
                                           This parameter can be a value of @ref USART_Hardware_Flow_Control */
} USART_InitTypeDef;

1.2 USART_ClockInitTypeDef

串口时钟配置，是否使能，时钟极性，相位，最后一位是否使用SCLK时钟输出

/** 
  * @brief  USART Clock Init Structure definition  
  */ 
  
typedef struct
{

  uint16_t USART_Clock;   /*!< Specifies whether the USART clock is enabled or disabled.
                               This parameter can be a value of @ref USART_Clock */

  uint16_t USART_CPOL;    /*!< Specifies the steady state value of the serial clock.
                               This parameter can be a value of @ref USART_Clock_Polarity */

  uint16_t USART_CPHA;    /*!< Specifies the clock transition on which the bit capture is made.
                               This parameter can be a value of @ref USART_Clock_Phase */

  uint16_t USART_LastBit; /*!< Specifies whether the clock pulse corresponding to the last transmitted
                               data bit (MSB) has to be output on the SCLK pin in synchronous mode.
                               This parameter can be a value of @ref USART_Last_Bit */
} USART_ClockInitTypeDef;

2 基本接口函数

// 初始化
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);

// 使能
void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

// 中断配置
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);

// 发送数据
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);

// 接收数据
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

// 获取状态位
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);

// 清除状态位
void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);

// 获取中断状态
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

// 清除中断挂起位
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

3. 实验1 - 开发板收发数据

3.1 实验目的

开发板给电脑发送数据，电脑上位机把数据显示出来；电脑上位机给开发板发送数据，开发板接收到数据之后，立马发回给电脑，并打印出来。

3.2 编程要点

1）初始化串口需要用到的GPIO；

2）初始化串口；

3）中断配置；

4）使能串口；

5）编写发送和接收函数；

6）编写中断服务函数；

3.3 示例代码

宏定义

/**
* 串口宏定义，不同的串口挂载的总线和 IO 不一样，移植时需要修改这几个宏
*/

// 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

void USART_Config(void);
void Usart_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch);

中断配置

static void NVIC_Configuration(void)
{
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

	/* 嵌套向量中断控制器组选择 */
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

	/* 配置 USART 为中断源 */
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;
	/* 抢断优先级为 1 */
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	/* 子优先级为 1 */
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	/* 使能中断 */
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	/* 初始化配置 NVIC */
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

USART配置

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);
}

开发板发送一个字符

/***************** 发送一个字符 **********************/
void Usart_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch)
{
	/* 发送一个字节数据到 USART */
	USART_SendData(pUSARTx,ch);

	/* 等待发送数据寄存器为空 */
	while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

注意，我自己的电脑是不需要安装CH340的驱动的，安装了之后，反而下载不了程序到开发板了。而是直接打开串口调试程序就可以了。

开发板发送整条字符串

/***************** 发送字符串 **********************/
void Usart_SendString( USART_TypeDef * pUSARTx, char *str)
{
	unsigned int k=0;
	
	do {
		Usart_SendByte( pUSARTx, *(str + k) );
		k++;
	} while (*(str + k)!='\0');

	/* 等待发送完成 */
	while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TC)==RESET) {
	}
}

4. 实验2 - 电脑给开发板发命令，用于控制开发板上的RGB灯