参考教程：[9-1] USART串口协议_哔哩哔哩_bilibili
1、通信接口：
（1）通信的目的：将一个设备的数据传送到另一个设备，扩展硬件系统。
（2）通信协议：制定通信的规则，通信双方按照协议规则进行数据收发。
| 名称 |
引脚 |
双工 |
电平 |
设备 |
| USART |
TX、RX |
全双工 |
单端 |
点对点 |
| I2C |
SCL、SDA |
半双工 |
单端 |
多设备 |
| SPI |
SCLK、MOSI、MISO、CS |
全双工 |
单端 |
多设备 |
| CAN |
CAN_H、CAN_L |
半双工 |
差分 |
多设备 |
| USB |
DP、DM |
半双工 |
差分 |
点对点 |
相关术语：
①全双工：通信双方可以在同一时刻互相传输数据。
半双工：通信双方可以互相传输数据，但必须分时复用一根数据线。
单工：通信只能有一方发送到另一方，不能反向传输。
②异步：通信双方各自约定通信速率。
同步：通信双方靠一根时钟线来约定通信速率。
③总线：连接各个设备的数据传输线路（类似于一条马路，把路边各住户连接起来，使住户可以相互交流）。
2、串口通信：
（1）串口是一种应用十分广泛的通讯接口，串口成本低、容易使用、通信线路简单，可实现两个设备的互相通信。
（2）单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信，极大地扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力。
3、硬件电路：
（1）简单双向串口通信有两根通信线（发送端TX和接收端RX）。
（2）TX与RX要交叉连接。
（3）当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线。
（4）当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片。电平标准是数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准有如下三种：
①TTL电平：+3.3V或+5V表示1，0V表示0（单片机常用）
②RS232电平：-3~-15V表示1，+3~+15V表示0（大型机器中常用）
③RS485电平：两线压差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信号，抗干扰能力强，传输距离远）
4、串口参数及时序：
（1）波特率：串口通信的速率。
（2）起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平（空闲时处于高电平，低电平/下降沿出现代表准备开始传输数据）。
（3）数据位：数据帧的有效载荷（真正的数据内容），1为高电平，0为低电平，低位先行。
（4）校验位：用于数据验证，根据数据位计算得来。（左图不带校验位，右图带校验位）
（5）停止位：用于数据帧间隔，固定为高电平（代表一个数据的传输完成）。
5、USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）通用同步/异步收发器：
（1）USART是STM32内部集成的硬件外设，可根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧时序，从TX引脚发送出去，也可自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接为一个字节数据，存放在数据寄存器里（也就是说软件中不用实现时序，底层已经将时序封装好了）。
（2）自带波特率发生器，最高达4.5Mbits/s。
（3）可配置数据位长度（8/9）、停止位长度（0.5/1/1.5/2）。
（4）可选校验位（无校验/奇校验/偶校验）。
（5）支持同步模式、硬件流控制、DMA、智能卡、IrDA、LIN。
（6）STM32F103C8T6的USART资源：USART1（挂载在APB2总线）、 USART2（挂载在APB1总线）、 USART3（挂载在APB1总线）。
6、USART框图：
（1）左上角TX和RX分别为发生和接收引脚，SW_RX、IRDA_OUT/IN是智能卡和IrDa通信的引脚。
（2）发送移位寄存器将数据一位一位地写给TX引脚（由发送器控制驱动），发送移位寄存器将一个字节的数据发送完成后，TDR自动将下一个字节数据一次性写进发送移位寄存器并置标志位TXE（TX Empty，发送数据寄存器为空）为1，标志位TXE为1时，可以往TDR中写数据，硬件自动置TXE为0。
（3）接收移位寄存器一位一位地从RX引脚读取数据（由接收器控制驱动），当接收移位寄存器接收到一个字节的数据后，会将该字节数据自动地一次性写进RDR并置标志位RXNE（RX Not Empty，接收数据寄存器非空）为1，程序检测到RXNE为1时，就可以将RDR中的数据读走，硬件自动置RXNE为0。
（4）发送数据寄存器（软件只能进行写操作）和接收数据寄存器（软件只能进行读操作）占用同一个地址（软件中是同一个地址，实际是两个不同的硬件）。
（5）如果发送设备发生数据的速度太快，接收设备可能会来不及处理，这时就会出现丢弃或覆盖数据的现象，硬件数据流控可以解决这个问题，nRTS引脚用于作为接收方时通知发送方是否做好了接收数据的准备，nCTS引脚用于作为发送方时判断接收方是否做好了接收数据的准备，两个引脚均为低电平有效。
（6）SCLK是产生同步的时钟信号，它配合发送移位寄存器输出（仅支持输出，不支持输入），发送寄存器每移位一次，同步时钟电平就跳变一个周期。同步时钟信号可以兼容其它通信协议，也可以帮助接收方接收数据，提供自适应波特率（比如接收设备不确定发送设备的波特率，那么它可以对该时钟的周期进行测量计算出波特率）。
（7）USART中也有中断控制，其状态寄存器中有各种标志位，比较重要的有TXE和RXNE。
7、USART基本结构：
8、数据帧：（数据接收端可以在时钟上升沿进行采样以读取数据）
9、起始位侦测：
（1）输入电路会对采样时钟进行细分，它会在传送一位数据的时间内进行16次采样（采样时钟频率是波特率的16倍），如果发现两次采样之间出现下降沿，说明起始位开始。
（2）在起始位会进行16次采样，如果没有噪声，起始位的采样均为0，标准要求每3位中至少有2个0，这是因为实际中多多少少会有噪声影响。如果连续3位均为0，起始位侦测成功；如果连续3位中有1位为1，起始位虽然侦测成功，不过噪声标志位NE会置为1；如果0的个数不符合要求，起始位侦测失败，输入电路重新检测下一个起始位。
（3）当输入电路侦测到一个数据帧的起始位后，就会连续采样一帧数据，同时从起始位开始，采样位置会对齐到每一位数据的信号的正中间。
10、数据采样：在一个数据位中有16个采样时钟脉冲，数据采样时直接在每一位数据的信号的正中间，也就是第8、9、10个采样点采样数据位（连续采样3次是为了保证数据的可靠性，采集到的0多则为0，1多则为1，如果3次采样不同，噪声标志位NE会置为1）。
11、波特率发生器：
（1）发送器和接收器的波特率由波特率寄存器BRR里的DIV确定。
（2）计算公式：波特率 = fPCLK2/1 / (16 * DIV)
12、串口发送：（单片机通过串口向电脑发送数据）
（1）按照下图所示接好电路，并将OLED显示屏的项目文件夹复制一份作为模板使用。（USART1_TX复用在PA9引脚上，USART1_RX复用在PA10引脚上）
（2）在项目的Hardware组中添加Serial.h文件和Serial.c文件用于封装串口模块的代码。
①Serial.h文件：
#ifndef __Serial_H
#define __Serial_H
#include <stdio.h>
void Serial_Init(void);
void Serial_SendByte(uint8_t Byte);
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length);
void Serial_SendString(char *String);
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length);
void Serial_Printf(char *format, ...);
#endif②Serial.c文件：
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
void Serial_Init(void)
{
//开启GPIO和USART的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
//把USART1_TX（PA9）配置为复用输出模式，把USART1_RX（PA10）配置为输入模式
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
/*本例并不需要实现接收功能，可以暂时不用配置PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
*/
//配置USART1
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //不使用硬件流控
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx; //本例只需要发送功能
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无校验
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位为1位
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //无校验，一共8位数据
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
//如果只需要使用发送功能，现在就可以开启USART1（使用接收功能还需要配置中断）
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}
void Serial_SendByte(uint8_t Byte) //发送一个字节
{
USART_SendData(USART1, Byte); //写一字节数据进TDR寄存器
while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
//标志位TXE为0时，TDR中的数据还没写进发送移位寄存器，需要等待
//TXE标志位不需要软件清除，写TDR寄存器时TXE自动置0
}
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length) //发送一个数组
{
uint16_t i = 0;
for(i = 0; i < Length; i++) //有多少个元素就循环几次
{
Serial_SendByte(Array[i]); //发送1个元素（1个元素正好1个字节）
}
}
void Serial_SendString(char *String) //发送一个字符串
{
uint16_t i = 0;
for(i = 0; String[i] != '\0'; i++) //直到遇到字符串结束标志，否则持续发送
{
Serial_SendByte(String[i]); //发送1个字符（1个字符正好1个字节）
}
}
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y) //计算X的Y次方（用于分离个十百千万位）
{
uint32_t Result = 1;
while(Y--)
{
Result *= X;
}
return Result;
}
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length) //发送一个数字
{
uint8_t i = 0;
for(i = 0; i < Length; i++) //数字有几位就发送几次，每次发送一位数，从高位开始
{
Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //发送1个字符（1个字符正好1个字节）
}
}
int fputc(int ch, FILE *f) //重写fputc函数（它是printf函数的底层）
{
Serial_SendByte(ch); //将fputc重定向到串口，这样调用printf时就能在串口助手上输出字符串
return ch;
}
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
char String[100];
va_list arg;
va_start(arg, format);
vsprintf(String, format, arg);
va_end(arg);
Serial_SendString(String);
}（3）在stm32f10x_usart.h文件中有配置USART的函数，以下先简单介绍几个。
[1]USART_DeInit函数：恢复USART缺省配置。
[2]USART_Init函数：使用结构体中的参数初始化USART。
[3]USART_StructInit函数：给结构体中的参数赋一个默认值。
[4]USART_ClockInit函数：使用结构体中的参数配置同步时钟输出。
[5]USART_ClockStructInit函数：给结构体中的参数赋一个默认值。
[6]USART_Cmd函数：使能USART。
[7]USART_ITConfig函数：中断输出控制，用于控制某个中断能不能通往NVIC。
[8]USART_DMACmd函数：开启USART到DMA的触发通道，允许USART向DMA发送请求。
[9]USART_SendData函数：写DR（TDR）寄存器，用于发送数据。
[10]USART_ReceiveData函数：读DR（RDR）寄存器，用于接收数据。
[11]USART_GetFlagStatus函数：获取状态标志位。
[12]USART_ClearFlag函数：清除标志位。
[13]USART_GetITStatus函数：获取中断状态。
[14]USART_ClearITPendingBit函数：清除中断挂起位。
（4）在main.c文件中粘贴以下代码，然后编译，将程序下载到开发板中。
#include "stm32f10x.h" // Device headerCmd
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
int main()
{
OLED_Init();
Serial_Init();
uint8_t MyArray[] = {0x41, 0x42, 0x43, 0x44};
Serial_SendArray(MyArray, sizeof(MyArray)/sizeof(MyArray[0]));
Serial_SendString("\r\nNum1=");
Serial_SendNumber(111,3);
printf("\r\nNum2=%d", 222);
char String[100];
sprintf(String,"\r\nNum3=%d", 333); //指定打印位置为String
Serial_SendString(String);
Serial_Printf("\r\nNum4=%d", 444);
Serial_Printf("\r\n");
while(1)
{
}
}（5）打开串口助手，配置好接收方的串口后打开串口，借助复位按键进行调试。（接收区的接收模式选择文本模式）
（6）使用printf函数前需要做以下操作。
13、串口发送+接收：
（1）按照下图所示接好电路，并将上例的项目文件夹复制一份作为模板使用。
（2）修改Serial.h文件和Serial.c文件：
①Serial.h文件：
#ifndef __Serial_H
#define __Serial_H
#include <stdio.h>
void Serial_Init(void);
void Serial_SendByte(uint8_t Byte);
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length);
void Serial_SendString(char *String);
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length);
void Serial_Printf(char *format, ...);
uint8_t Serial_GetRxFlag(void);
uint8_t Serial_GetRxData(void);
#endif②Serial.c文件：
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
uint8_t Serial_RxData; //接收数据“暂存器”
uint8_t Serial_RxFlag; //供软件判断是否有新数据到来的标志位
void Serial_Init(void)
{
//开启GPIO和USART的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
//把USART1_TX（PA9）配置为复用输出模式，把USART1_RX（PA10）配置为输入模式
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
//配置USART1
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //不使用硬件流控
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //本例需要发送和接收功能
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无校验
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位为1位
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //无校验，一共8位数据
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
//开启中断用于接收数据，配置NVIC
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //RXNE位置为1，也就是RDR中有新数据，会触发一次中断（不使用中断会消耗很多软件资源）
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //分组方式2（2位抢占优先级，2位响应优先级）
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //USART1到NVIC的通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //开启中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //响应优先级
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//开启USART1
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}
void Serial_SendByte(uint8_t Byte) //发送一个字节
{
USART_SendData(USART1, Byte); //写一字节数据进TDR寄存器
while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
//标志位TXE为0时，TDR中的数据还没写进发送移位寄存器，需要等待
//TXE标志位不需要软件清除，写TDR寄存器时TXE自动置0
}
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length) //发送一个数组
{
uint16_t i = 0;
for(i = 0; i < Length; i++) //有多少个元素就循环几次
{
Serial_SendByte(Array[i]); //发送1个元素（1个元素正好1个字节）
}
}
void Serial_SendString(char *String) //发送一个字符串
{
uint16_t i = 0;
for(i = 0; String[i] != '\0'; i++) //直到遇到字符串结束标志，否则持续发送
{
Serial_SendByte(String[i]); //发送1个字符（1个字符正好1个字节）
}
}
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y) //计算X的Y次方（用于分离个十百千万位）
{
uint32_t Result = 1;
while(Y--)
{
Result *= X;
}
return Result;
}
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length) //发送一个数字
{
uint8_t i = 0;
for(i = 0; i < Length; i++) //数字有几位就发送几次，每次发送一位数，从高位开始
{
Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //发送1个字符（1个字符正好1个字节）
}
}
int fputc(int ch, FILE *f) //重写fputc函数（它是printf函数的底层）
{
Serial_SendByte(ch); //将fputc重定向到串口，这样调用printf时就能在串口助手上输出字符串
return ch;
}
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
char String[100];
va_list arg;
va_start(arg, format);
vsprintf(String, format, arg);
va_end(arg);
Serial_SendString(String);
}
uint8_t Serial_GetRxFlag(void) //返回标志位
{
if(Serial_RxFlag == 1) //如果有接收到新数据，返回1并将标志位置0，等待下一个数据到来
{
Serial_RxFlag = 0; //防止同一个数据多次返回
return 1;
}
return 0;
}
uint8_t Serial_GetRxData(void) //返回接收到的数据
{
return Serial_RxData;
}
void USART1_IRQHandler(void) //USART1的中断函数
{
if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) //程序检测到RXNE为1时，就可以将RDR中的数据读走
{
Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1); //将接收到的数据存入Serial_RxData
Serial_RxFlag = 1; //已经接收到数据，置标志位为1
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); //其实读取RDR时硬件会自动置RXNE为0，软件可以不考虑这一点
}
}（3）在main.c文件中粘贴以下代码，然后编译，将程序下载到开发板中，在串口助手向单片机发送数据，根据主函数的注释进行调试。
#include "stm32f10x.h" // Device headerCmd
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
uint8_t RxData ;
int main()
{
OLED_Init();
Serial_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "RxData:");
while(1)
{
if(Serial_GetRxFlag() == 1) //判断是否有新数据到来
{
RxData = Serial_GetRxData(); //把接收的新数据拷贝到RxData中
Serial_SendByte(RxData); //把接收到的数据传给电脑
//（调试时注意选择HEX模式进行发送和接收）
OLED_ShowHexNum(1, 8, RxData, 2);
}
}
}14、数据模式：
（1）HEX模式/十六进制模式/二进制模式：以原始数据的形式显示。
（2）文本模式/字符模式：以原始数据译码后的形式显示。
15、串口收发HEX数据包：
（1）HEX数据包分两种：
①固定包长，含包头包尾：
②可变包长，含包头包尾：
（2）HEX数据包接收：（下图所示是固定包长）
（4）按照下图所示接好电路，并将上例的项目文件夹复制一份作为模板使用。
（5）修改Serial.h文件和Serial.c文件：
①Serial.h文件：
#ifndef __Serial_H
#define __Serial_H
#include <stdio.h>
extern uint8_t Serial_TxPacket[];
extern uint8_t Serial_RxPacket[];
void Serial_Init(void);
void Serial_SendByte(uint8_t Byte);
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length);
void Serial_SendString(char *String);
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length);
void Serial_Printf(char *format, ...);
uint8_t Serial_GetRxFlag(void);
void Serial_SendPacket(void);
#endif②Serial.c文件：
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
uint8_t Serial_TxPacket[4]; //存放单片机发送给电脑的数据包
uint8_t Serial_RxPacket[4]; //存放单片机收到的数据包
uint8_t Serial_RxFlag;
void Serial_Init(void)
{
//开启GPIO和USART的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
//把USART1_TX（PA9）配置为复用输出模式，把USART1_RX（PA10）配置为输入模式
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
//配置USART1
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //不使用硬件流控
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //本例需要发送和接收功能
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无校验
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位为1位
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //无校验，一共8位数据
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
//开启中断用于接收数据，配置NVIC
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //中断检测RXNE位（不使用中断会消耗很多软件资源）
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //分组方式2（2位抢占优先级，2位响应优先级）
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //USART1到NVIC的通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //开启中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //响应优先级
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//开启USART1
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}
void Serial_SendByte(uint8_t Byte) //发送一个字节
{
USART_SendData(USART1, Byte); //写一字节数据进TDR寄存器
while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
//标志位TXE为0时，TDR中的数据还没写进发送移位寄存器，需要等待
//TXE标志位不需要软件清除，写TDR寄存器时TXE自动置0
}
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length) //发送一个数组
{
uint16_t i = 0;
for(i = 0; i < Length; i++) //有多少个元素就循环几次
{
Serial_SendByte(Array[i]); //发送1个元素（1个元素正好1个字节）
}
}
void Serial_SendString(char *String) //发送一个字符串
{
uint16_t i = 0;
for(i = 0; String[i] != '\0'; i++) //直到遇到字符串结束标志，否则持续发送
{
Serial_SendByte(String[i]); //发送1个字符（1个字符正好1个字节）
}
}
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y) //计算X的Y次方（用于分离个十百千万位）
{
uint32_t Result = 1;
while(Y--)
{
Result *= X;
}
return Result;
}
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length) //发送一个数字
{
uint8_t i = 0;
for(i = 0; i < Length; i++) //数字有几位就发送几次，每次发送一位数，从高位开始
{
Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //发送1个字符（1个字符正好1个字节）
}
}
int fputc(int ch, FILE *f) //重写fputc函数（它是printf函数的底层）
{
Serial_SendByte(ch); //将fputc重定向到串口，这样调用printf时就能在串口助手上输出字符串
return ch;
}
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
char String[100];
va_list arg;
va_start(arg, format);
vsprintf(String, format, arg);
va_end(arg);
Serial_SendString(String);
}
void Serial_SendPacket(void)
{
Serial_SendByte(0xFF); //发送包头
Serial_SendArray(Serial_TxPacket, 4); //发送4个数据
Serial_SendByte(0xFE); //发送包尾
}
uint8_t Serial_GetRxFlag(void) //返回标志位
{
if(Serial_RxFlag == 1) //如果有接收到新数据包，返回1并将标志位置0，等待下一个数据包到来
{
Serial_RxFlag = 0; //防止同一个数据包多次返回
return 1;
}
return 0;
}
void USART1_IRQHandler(void) //USART1的中断函数
{
static uint8_t RxState = 0;
static uint8_t pRxPacket = 0;
if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) //程序检测到RXNE为1时，就可以将RDR中的数据读走
{
uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1); //获取1字节数据
if(RxState == 0) //状态0——等待包头
{
if(RxData == 0xFF) //识别到包头，转入状态1
{
RxState = 1;
pRxPacket = 0;
}
}
else if(RxState == 1) //状态1——接收数据
{
Serial_RxPacket[pRxPacket] = RxData; //读取数据包的内容
pRxPacket++;
if(pRxPacket >= 4) //读取完毕，转入状态2（固定包长以数据个数作为判断）
{
RxState = 2;
}
}
else if(RxState == 2) //状态2——等待包尾
{
if(RxData == 0xFE) //识别到包尾，转入状态0
{
RxState = 0;
Serial_RxFlag = 1; //读取到新数据包，标志位置为1
}
}
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); //其实读取RDR时硬件会自动置RXNE为0，软件可以不考虑这一点
}
}（6）在main.c文件中粘贴以下代码，然后编译，将程序下载到开发板中，根据主函数的注释进行调试。（按键模块的代码不需要更改）
#include "stm32f10x.h" // Device headerCmd
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
#include "Key.h"
uint8_t KeyNum;
int main()
{
OLED_Init();
Serial_Init();
Key_Init();
OLED_ShowString(1,1,"TxPacket:");
OLED_ShowString(3,1,"RxPacket:");
//单片机发送数据包的初值
Serial_TxPacket[0] = 0x01;
Serial_TxPacket[1] = 0x02;
Serial_TxPacket[2] = 0x03;
Serial_TxPacket[3] = 0x04;
while(1)
{
KeyNum = Key_GetNum();
if(KeyNum == 1) //按下按键1，改变数据包内容并发送到电脑端
{
Serial_TxPacket[0]++;
Serial_TxPacket[1]++;
Serial_TxPacket[2]++;
Serial_TxPacket[3]++;
Serial_SendPacket(); //将新数据包Serial_TxPacket连同包头包尾发送到电脑端（电脑端不解析数据包，连同包头包尾全部显示）
OLED_ShowHexNum(2, 1, Serial_TxPacket[0], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 4, Serial_TxPacket[1], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 7, Serial_TxPacket[2], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 10, Serial_TxPacket[3], 2);
}
//在串口助手中往单片机发送“FF 11 22 33 44 FE”数据包，OLED屏显示去包头去包尾的数据包（可能存在的问题：如果数据包发送频率过快，主程序可能来不及处理，这会引发数据包丢失或者错位的现象，下例给出解决错位的其中一种方法）
if(Serial_GetRxFlag() == 1) //如果单片机收到新数据包
{
OLED_ShowHexNum(4, 1, Serial_RxPacket[0], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 4, Serial_RxPacket[1], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 7, Serial_RxPacket[2], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 10, Serial_RxPacket[3], 2);
}
}
}16、串口收发文本数据包：
（1）文本数据包分两种：
①固定包长，含包头包尾：
②可变包长，含包头包尾：
（2）文本数据包接收：（下图所示是可变包长）
（4）按照下图所示接好电路，并将上例的项目文件夹复制一份作为模板使用。
（5）修改Serial.h文件和Serial.c文件：
①Serial.h文件：
#ifndef __Serial_H
#define __Serial_H
#include <stdio.h>
extern char Serial_RxPacket[];
extern uint8_t Serial_RxFlag;
void Serial_Init(void);
void Serial_SendByte(uint8_t Byte);
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length);
void Serial_SendString(char *String);
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length);
void Serial_Printf(char *format, ...);
#endif②Serial.c文件：
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
char Serial_RxPacket[100];
uint8_t Serial_RxFlag;
void Serial_Init(void)
{
//开启GPIO和USART的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
//把USART1_TX（PA9）配置为复用输出模式，把USART1_RX（PA10）配置为输入模式
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
//配置USART1
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //不使用硬件流控
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //本例需要发送和接收功能
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无校验
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位为1位
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //无校验，一共8位数据
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
//开启中断用于接收数据，配置NVIC
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //中断检测RXNE位（不使用中断会消耗很多软件资源）
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //分组方式2（2位抢占优先级，2位响应优先级）
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //USART1到NVIC的通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //开启中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //响应优先级
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//开启USART1
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}
void Serial_SendByte(uint8_t Byte) //发送一个字节
{
USART_SendData(USART1, Byte); //写一字节数据进TDR寄存器
while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
//标志位TXE为0时，TDR中的数据还没写进发送移位寄存器，需要等待
//TXE标志位不需要软件清除，写TDR寄存器时TXE自动置0
}
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length) //发送一个数组
{
uint16_t i = 0;
for(i = 0; i < Length; i++) //有多少个元素就循环几次
{
Serial_SendByte(Array[i]); //发送1个元素（1个元素正好1个字节）
}
}
void Serial_SendString(char *String) //发送一个字符串
{
uint16_t i = 0;
for(i = 0; String[i] != '\0'; i++) //直到遇到字符串结束标志，否则持续发送
{
Serial_SendByte(String[i]); //发送1个字符（1个字符正好1个字节）
}
}
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y) //计算X的Y次方（用于分离个十百千万位）
{
uint32_t Result = 1;
while(Y--)
{
Result *= X;
}
return Result;
}
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length) //发送一个数字
{
uint8_t i = 0;
for(i = 0; i < Length; i++) //数字有几位就发送几次，每次发送一位数，从高位开始
{
Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //发送1个字符（1个字符正好1个字节）
}
}
int fputc(int ch, FILE *f) //重写fputc函数（它是printf函数的底层）
{
Serial_SendByte(ch); //将fputc重定向到串口，这样调用printf时就能在串口助手上输出字符串
return ch;
}
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
char String[100];
va_list arg;
va_start(arg, format);
vsprintf(String, format, arg);
va_end(arg);
Serial_SendString(String);
}
void USART1_IRQHandler(void) //USART1的中断函数
{
static uint8_t RxState = 0;
static uint8_t pRxPacket = 0;
if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) //程序检测到RXNE为1时，就可以将RDR中的数据读走
{
uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1); //获取1字节数据
if(RxState == 0) //状态0——等待包头
{
if(RxData == '@' && Serial_RxFlag == 0) //上一个数据包处理完毕且识别到包头，读走包头，转入状态1
{
RxState = 1;
pRxPacket = 0;
}
}
else if(RxState == 1) //状态1——接收数据
{
if(RxData == '\r') //识别到第一个包尾‘\r’，转入状态2
{
RxState = 2;
}
else
{
Serial_RxPacket[pRxPacket] = RxData; //读取数据包的内容
pRxPacket++;
}
}
else if(RxState == 2) //状态2——等待包尾
{
if(RxData == '\n') //识别到第二个包尾，转入状态0
{
Serial_RxPacket[pRxPacket] = '\0'; //字符串结束标志
RxState = 0;
Serial_RxFlag = 1; //读取到新数据包，标志位置为1
}
}
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); //其实读取RDR时硬件会自动置RXNE为0，软件可以不考虑这一点
}
}（6）在main.c文件中粘贴以下代码，然后编译，将程序下载到开发板中，根据主函数的注释进行调试。（LED模块的代码不需要更改）
#include "stm32f10x.h" // Device headerCmd
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
#include <string.h>
#include "LED.h"
int main()
{
OLED_Init();
Serial_Init();
LED_Init();
OLED_ShowString(1,1,"TxPacket:");
OLED_ShowString(3,1,"RxPacket:");
while(1)
{
//在串口助手中往单片机发送命令（注意带上包头包尾），OLED屏显示去包头去包尾的文本数据包
if(Serial_RxFlag == 1) //如果单片机收到新数据包
{
OLED_ShowString(4,1," "); //擦除第四行原本的显示（旧文本比新文本长，显示会有瑕疵）
OLED_ShowString(4,1,Serial_RxPacket); //显示新文本
if(strcmp(Serial_RxPacket, "LED_ON") == 0) //发送命令"LED_ON"（要带包头包尾），LED灯打开
{
LED1_ON();
Serial_SendString("LED_ON_OK\r\n"); //单片机向电脑发送结果
OLED_ShowString(2,1," "); //擦除第二行原本的显示（旧文本比新文本长，显示会有瑕疵）
OLED_ShowString(2,1,"LED_ON_OK"); //显示新文本
}
else if(strcmp(Serial_RxPacket, "LED_OFF") == 0) //发送命令"LED_OFF"（要带包头包尾），LED灯关闭
{
LED1_OFF();
Serial_SendString("LED_ON_OFF\r\n"); //单片机向电脑发送结果
OLED_ShowString(2,1," "); //擦除第二行原本的显示（旧文本比新文本长，显示会有瑕疵）
OLED_ShowString(2,1,"LED_ON_OFF"); //显示新文本
}
else //发送错误命令
{
Serial_SendString("ERROR_COMMAND\r\n"); //单片机向电脑发送结果
OLED_ShowString(2,1," "); //擦除第二行原本的显示（旧文本比新文本长，显示会有瑕疵）
OLED_ShowString(2,1,"ERROR_COMMAND"); //显示新文本
}
Serial_RxFlag = 0; //新数据包处理完毕，允许接收下一个数据包
//不过处理数据包需要耗费时间，如果数据包发送频率很高，还是会存在丢包现象
}
}
}