前几天接到了一个任务，用stm32f103的串口读取电子罗盘（北微姿态传感器）的数据，其实也就三个，PITCH，ROLL，HEADING三个方向上的角度，顺带复习了一下串口知识。
个人觉得熟悉一下串口协议还是很重要的，刚开始学习的时候跟着原子的视频学习还是学习的很认真的，奈何但是是为了比赛速成，所以看完视频就直接用原子的例程了，久而久之不太清楚串口通信的具体实现过程了，就知道怎么使用原子的串口例程。
下面我们先来回顾一下串口的通信例程（已经会的大佬请略过）
其实串口说到底就是一个通信工具，也就是说就是两个模块之间传输数据用的工具，那么传输数据，最重要的两个方面就是发送数据和接收数据这两个方面了，所以，我们今天也就着重从这两个方面来讲讲串口通信。
在开始之前，我觉得有个串口通信的框图我们有必要先了解一下，不要求完全看懂，但至少需要了解一些。
其实最重要的就是两（仅对于发送而言，接收同理的也是两个）
一、USARTx->SR(状态寄存器)
就如图上所说的，控制寄存器主要就是一些使能位以及一些中断标志位，咱们可以看看参考手册，用手册说话
显然，这个寄存器中很多都是一些中断标志位。
二、USARTX->DR(数据寄存器)
可以看出，数据寄存器只有八位有效位，所以咱们串口的数据是一字节一字节（8位）传输的。
关于数据寄存器，还有一个要注意的地方大家一定要注意。大家看数据手册。
也就是说，串口发送与接收的寄存器其实是两个寄存器，一个是TDR寄存器，一个是RDR寄存器（其实我感觉就是一个寄存器，只不过不同时候用处不一样而已，大家可以在MDk中找到USART_TypeDef这个结构体去看看定义，所以这个知识点我觉得有可能是我没有理解手册的意思），但是很爽的是我们在单片机里头的操作一概都是USARTx->DR=0x某某;
下面咱们来看看具体的收发过程
发送
显然，按照参考手册上说的，只需要向USARTx->DR中写数据数据就会自动发送，发送完了，SR寄存器的相应的标志就会置位。我们也可以设置相应的中断。这是单字节发送，在这个基础上，我们也可以非常轻松地实现多字节发送。下面是多字节发送程序。
-
/************************************************************ 函数功能：连续发送数据 函数参数 u8 *data 发送数据数组首元素地址 times 发送数据字节数 ·µ»ØÖµ £º void ************************************************************/ void constant_send(u8 *data,u8 times) { int i; for(i=0;i<times;i++) { while((USART2->SR&0X80)==0); USART2->DR=*(data++); } }
接收
咱们继续看数据手册，，，这东西确实是个好东西，有耐心一定可以学到很多东西的
从上面可以看出来，我们接收数据也是直接读取DR寄存器就行，我们读取串口接收到的数据一般使用串口接收中断（USART_IT_RXNE），取数据的时候，中断标志位就自动清除了，所以在中断处理函数中我们不用调用清除中断标志位的函数。
接收中断还有个中断我觉得很有必要了解一下，在接受不定长数组中很有作用——USART_IT_IDLE（帧中断），帧中断是检测传输过程中的数据断流，当一组数据传输完成之后，才会进入中断。这样，我们就能很方便接收不定长数据了。下面附上代码
我的协议的代码。
void uart_init(u32 bound){
//GPIO端口设置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能USART1，GPIOA时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE); //使能usart2的时钟
//USART1//2_TX
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_2; //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
//USART1/2_RX
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_3;//PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10
//Usart1/2 NVIC 配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1 ;//抢占优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //子优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器
//USART 初始化设置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
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
//使能初始化以及中断设置usart1
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1 ;//抢占优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //子优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器
//USART 初始化设置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
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
//使能初始化以及中断设置usart2
USART_Init(USART2, &USART_InitStructure); //初始化串口2
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
USART_ITConfig(USART2,USART_IT_IDLE,ENABLE); //使能串口帧中断 帧中断寄存器的清除，，先读SR寄存器，在读DR寄存器
USART_Cmd(USART2, ENABLE); //使能串口2
}
void USART1_IRQHandler(void) //串口1中断服务程序
{
u8 Res;
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
{
printf("ha\n");
Res =USART_ReceiveData(USART1); //读取接收到的数据
if((USART1_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
{
if(USART1_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
{
if(Res!=0x0a)USART1_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
else USART1_RX_STA|=0x8000; //接收完成了
}
else //还没收到0X0D
{
if(Res==0x0d)USART1_RX_STA|=0x4000;
else
{
USART1_RX_BUF[USART1_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
USART1_RX_STA++;
if(USART1_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART1_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收
}
}
}
}
}
/***************************************************************************************************************
函数功能：串口2接收中断函数
入口参数：void
返回值：void
***************************************************************************************************************/
void USART2_IRQHandler(void) //串口1中断服务程序
{
u8 clear=clear;
if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET) //等待接收中断
{
USART2_RX_BUF[recount++]=USART_ReceiveData(USART2);
}
if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_IDLE)!=RESET)
{
clear=USART2->SR;
clear=USART2->DR;
ReceiveState=1;
}
}
#endif
/************************************************************
函数功能：连续发送数据
函数参数：*data u8类型指针，代表要发送的数据数组第一个数的地址
times 循环次数
返回值 ： void
************************************************************/
void constant_send(u8 *data,u8 times)
{
int i;
for(i=0;i<times;i++)
{
while((USART2->SR&0X80)==0);
USART2->DR=*(data++);
}
}
///以下为获取传感器数据相关函数/
/**************************************************************
函数功能：获取PITCH角度值
入口参数：void
返回值: void
描述：发送 77 04 00 01 05（16进制），传感器返籶pitch叵喙厥荩菸辉诘谒奈辶纸冢咛寮蔽⑼ㄐ判?
**************************************************************/
void get_pitch(void)
{
u16 data=data; //这样子的作用可以排除没有使用的警告
command_string[0]=0x77;
command_string[1]=0x04;
command_string[2]=0x00;
command_string[3]=0x01;
command_string[4]=0x05;
constant_send(command_string,5); //循环发送,直到发送完毕
while(1)
{
if(ReceiveState==1)
{
data=(USART2_RX_BUF[4]&0x0f)*10000; //百位，这儿其实都是乘了100倍换成整数提高代码的效率，同时可以防止一次一次转化成浮点数带来的精度损失的问题
data=data+(USART2_RX_BUF[5]&0xf0>>4)*1000+(USART2_RX_BUF[5]&0x0f)*100;
data=data+(USART2_RX_BUF[6]&0xf0>>4)*10+(USART2_RX_BUF[6]&0x0f);
direction_angles[0]=(data*1.0)/100;
if((USART2_RX_BUF[4]&0xf0)==0x10)
direction_angles[0]=-direction_angles[0];
ReceiveState=0;
recount=0;
break;
}
}
}关于串口收发，手册上还提供了一个更好的方法，用DMA通道（前提是支持DMA）直接进行数据传输。用DMA好处是为CPU减负，在要在开始和结束的阶段CPU参与一下就行，中间的数据传输阶段完全不用CPU参与，此时CPU可以去做其他事情。
关于串口DMA收发，我就写一下收发的要点
发送
1、初始化DMA通道（大家可以去参考原子的教程），使能串口DMA通道（这个容易忘记）
2、打开对应DMA的传输完成中断
3、在DMA的传输模式中，我们选择的是单次模式而不是循环模式，那么，我们如何重新开始发送数据呢，大家看手册。
手册上面说的很明白，我们先失能DMA对应的通道（只有先失能才能更改相应设置），然后重新写入需要传输的字节数，然后打开通道，对于接收而言也是同样的。
接收
1、初始化DMA通道（大家可以去参考原子的教程），使能串口DMA通道（这个容易忘记）
2、对于接收不定长数据，我们不能使用DMA通道的传输完成中断，因为数组的不定长，有可能会使DMA不能产生传输完成中断，这个时候，我们可以使用定时器超时中断，不过建议使用串口接收帧中断。
3、如何重新初始化接收和初始化发送是一样的
下面附上代码
void usart2_Init(u32 bound)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能GPIO0A时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE); //使能串口2时钟
//USART1_TX GPIOA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //PA.2
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.2
//USART1_RX GPIOA.10初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;//PA3
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.3
//Usart1 NVIC 配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1 ;//抢占优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //子优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器
//USART 初始化设置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
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(USART2, &USART_InitStructure); //初始化串口1
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_IDLE, ENABLE);//开启串口接受帧中断
USART_DMACmd(USART2,USART_DMAReq_Tx,ENABLE);
USART_DMACmd(USART2,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);
USART_Cmd(USART2, ENABLE); //使能串口1
}
/**************************************************
函数功能：串口2的DMA初始化
函数参数：void
函数返回值：void
**************************************************/
void usart2_dma(void)
{
DMA_InitTypeDef usart2dma;
NVIC_InitTypeDef DMA_NVIC;
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE); //使能DMA1的时钟
//中断配置
DMA_NVIC.NVIC_IRQChannel=DMA1_Channel7_IRQn; //DMA1发送完成中断
DMA_NVIC.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1; //抢占优先级为最高优先级
DMA_NVIC.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
DMA_NVIC.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_Init(&DMA_NVIC); //根据指定的参数初始化VIC寄存器
//设置USART-DMA的接收
DMA_DeInit(DMA1_Channel6); //USART2的接收DMA设置成缺省位
usart2dma.DMA_PeripheralBaseAddr=(u32)(USART2->DR); //外设基地址 //在指针面前加一个（u32），数据类型的强制转化，把指针类型的数据转化成u32
usart2dma.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)USART2_RX_BUF; //内存基地址
usart2dma.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC; //外设到内存
usart2dma.DMA_BufferSize=20; //一次传输10字节
usart2dma.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址不变，一直为USART2；
usart2dma.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址增加
usart2dma.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_Byte; //外设字节传输
usart2dma.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_Byte; //内存字节传输
usart2dma.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal; //不采用循环采集的模式，采集一次便可，需要的花继续采集防止出现错误
usart2dma.DMA_Priority=DMA_Priority_High;
usart2dma.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable;
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_GL6); //清除所有的标志位
DMA_Init(DMA1_Channel6,&usart2dma); //串口2的接收对应着DMA1的channel6
DMA_Cmd(DMA1_Channel6, ENABLE); //使能USART1 TX DMA1 所指示的通道
//设置usart_dma的发送
DMA_DeInit(DMA1_Channel7);
usart2dma.DMA_PeripheralBaseAddr=(u32)&(USART2->DR); //外设基地址
usart2dma.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)USART2_TX_BUF; //内存基地址
usart2dma.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralDST; //内存外设
usart2dma.DMA_BufferSize=0; //一次传输0字节,需要的时候更改就行
usart2dma.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable;//外设地址不变，一直为USART2；
usart2dma.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址增加
usart2dma.DMA_PeripheralDataSize=DMA_PeripheralDataSize_Byte; //外设字节传输
usart2dma.DMA_MemoryDataSize=DMA_MemoryDataSize_Byte; //内存字节传输
usart2dma.DMA_Mode=DMA_Mode_Normal; //不采用循环采集的模式，采集一次便可，需要的花继续采集防止出现错误
usart2dma.DMA_Priority=DMA_Priority_VeryHigh;
usart2dma.DMA_M2M=DMA_M2M_Disable;
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_GL7); //清除所有的标志位
DMA_Init(DMA1_Channel7,&usart2dma); //串口2的接收对应着DMA1的channel6
DMA_ITConfig(DMA1_Channel7,DMA_IT_TC,ENABLE); //DMA传输完成中断
}
/***************************************
函数功能：接受重新使能
函数参数：
DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx //对应的DMA通道
bytes_amount //字节数
函数返回值
void
描述：在DMA的正常模式下，DMA传输完一次之后需要重新开始传输的时候
需要先关闭该通道然后向DMA_CNDTRx寄存器写值之后再打开寄存器的值
***************************************/
void Receive_cmd(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx,u16 bytes_amount)
{
DMA_Cmd(DMAy_Channelx, DISABLE); //失能USART1 TX DMA1 所指示的通道
DMA_SetCurrDataCounter(DMAy_Channelx,bytes_amount);//DMA通道的DMA缓存的大小
DMA_Cmd(DMAy_Channelx, ENABLE); //使能USART1 TX DMA1 所指示的通道
}
/**************下面是中断服务函数*********************/
/***************************************
函数作用：串口2中断函数
函数参数：void
函数返回值：void
***************************************/
void USART2_IRQHandler(void)
{
u32 temp=temp;
u8 i;
if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_IDLE) != RESET)
{
temp=USART2->SR; //先读状态寄存器，然后在读数据寄存器
temp=USART2->DR;
DMA_Cmd(DMA1_Channel6, DISABLE); //暂时关闭USART2DMA的接受通道，防止干扰
receive_flag=1;
}
}
/***************************************
函数功能:DMA接受中断服务函数
函数参数：void
函数返回值：void
***************************************/
void DMA1_Channel7_IRQHandler(void)
{
if(DMA_GetITStatus(DMA1_IT_GL7)!=RESET)
{
Receive_cmd(DMA1_Channel6,20); //开启接收
DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_GL7); //清除所有中断标志位
DMA_Cmd(DMA1_Channel7, DISABLE); //暂时关闭USART2DMA的接受通道，防止干扰
send_flag=1; //接收完成软标志
}
}
/**************************************************************
函数功能：获取heading角度值
入口参数：void
返回值: void
描述：发送 77 04 00 03 07（16进制），传感器返回heading相关数据，数据位在第四五六字节，具体见北微通信协议
**************************************************************/
void get_heading(void)
{
u16 data=data; //这样子的作用可以排除没有使用的警告
USART2_TX_BUF[0]=0x77;
USART2_TX_BUF[1]=0x04;
USART2_TX_BUF[2]=0x00;
USART2_TX_BUF[3]=0x03;
USART2_TX_BUF[4]=0x07;
Receive_cmd(DMA1_Channel7,5);
delay_ms(1000);
while(send_flag); //等待可以已发送
while(1)
{
if(send_flag)
{
send_flag=0;
break;
}
}
while(1)
{
if(receive_flag==1) //等待接受完成
{
receive_flag=0;
break;
}
}
data=(USART2_RX_BUF[4]&0x0f)*10000; //百位，这儿其实都是乘了100倍换成整数提高代码的效率，同时可以防止一次一次转化成浮点数带来的精度损失的问题
data=data+(USART2_RX_BUF[5]&0xf0>>4)*1000+(USART2_RX_BUF[5]&0x0f)*100;
data=data+(USART2_RX_BUF[6]&0xf0>>4)*10+(USART2_RX_BUF[6]&0x0f);
direction_angles[0]=(data*1.0)/100;
if((USART2_RX_BUF[4]&0xf0)==0x10)
direction_angles[0]=-direction_angles[0];
}
第一次写博客，肯定有很多理解不对或者错误的地方，还请各位大佬指正，也希望能给需要的人带来一点帮助，知识需要分享才能发挥更大的价值