stm32串口通讯配置详细解析（含驱动程序源码库函数版本）

通信接口背景知识
串口通讯基础讲解
stm32串口配置步骤
完整源码

引言：在单片机的开发过程中我们通常会用到串口通讯，利用串口通讯我们可以把单片机程序运行中的一些数据传输到我们电脑或其他显示设备上来查看我们的程序是否正常运行，今天我们来讲一下串口通讯的配置和使用。

一、通信接口背景知识
1、处理器与外部设备通信的两种方式：
在这里插入图片描述
这里我们主要讲的是串行通信，串行通信按照数据的传送方向可以分为：

二、串口通讯讲解
STM32串口通信接口：
UART：通用异步收发器
USART：通用同步异步收发器

这里要注意：当两个设备要进行串口通信时设备的TXD（发送端）要连接另一个设备的RXD（接收端）同时要共地，才能实现通信。
在这里插入图片描述
stm32串口通信需要定义的参数：
1、起始位
2、数据位（8位或9位）
3、奇偶校验位（第9位）
4、停止位（1,15,2位）
5、波特率设置

常用的串口相关寄存器：

USART_SR状态寄存器：存储通信过程中的一些标志如：发送完成，是否收到数据等
USART_DR数据寄存器:包含了发送或接收的数据
USART_BRR波特率寄存器：[11:0]位波特率整数部分，[3:0]波特率小数部分

三、stm32串口配置步骤
这里我们以USART串口为例
在这里插入图片描述
串口配置的一般步骤

1、串口使能、GPIO时钟使能：这里我们的USART1复用PA9、PA10所以打开GPIOA的时钟同时打开USART1的时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//使能USART1，GPIOA时钟

2、GPIO端口模式配置：

 //USART1_TX   PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //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);  
    //USART1_RX	  PA.10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FPALOATING;//浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

这里PA9和PA10的工作模式可以参考stm32中文数据手册第8章“外设的GPIO配置”
在这里插入图片描述
由于PA10作为输入所以这里我们不需要设置通信速度
关于GPIO的工作模式不了解的同学可以观看我的另一篇文章“stm32IO口八种工作模式详细解析（附原理图）
3、串口初始化参数

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//一般设置为9600;
	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(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启ENABLE/关闭DISABLE中断
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口

4、开启中断和并且初始化NVIC

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//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

5、编写中断处理函数`

u8 USART1_RX_BUF[USART1_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收状态
//bit15，	接收完成标志
//bit14，	接收到0x0d
//bit13~0，	接收到的有效字节数目
u16 USART1_RX_STA=0;       //接收状态标记	  
void USART1_IRQHandler(void){ //串口1中断服务程序（固定的函数名不能修改）	
	u8 Res;
	//以下是字符串接收到USART_RX_BUF[]的程序，(USART_RX_STA&0x3FFF)是数据的长度（不包括回车）
	//当(USART_RX_STA&0xC000)为真时表示数据接收完成，即超级终端里按下回车键。
	//在主函数里写判断if(USART_RX_STA&0xC000)，然后读USART_RX_BUF[]数组，读到0x0d 0x0a即是结束。
	//注意在主函数处理完串口数据后，要将USART_RX_STA清0
	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，这里0x0d和0x0a表示接收到了回车键，即数据的发送必须以回车结尾)		
		Res =USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR);	//读取接收到的数据
		printf("%c",Res); //把收到的数据以 a符号变量 发送回电脑		
		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 ; //将收到的数据放入数组
					USART1_RX_STA++;	//数据长度计数加1
					if(USART1_RX_STA>(USART1_REC_LEN-1))USART1_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收	  
				}		 
			}
		}   		 
	} 
}

这里串口中断函数需仔细阅读注释，才能明白其中的原理，实在看不懂没有关系在自己的程序中直接调用就可以，这段程序是通用的。

四、串口通信完整源码
h文件

#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include <stdarg.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "stdio.h"	
#include "sys.h" 


#define USART_n		USART1  //定义使用printf函数的串口，其他串口要使用USART_printf专用函数发送

#define USART1_REC_LEN  			200  	//定义USART1最大接收字节数
#define USART2_REC_LEN  			200  	//定义USART2最大接收字节数
#define USART3_REC_LEN  			200  	//定义USART3最大接收字节数

//不使用某个串口时要禁止此串口，以减少编译量
#define EN_USART1 			1		//使能（1）/禁止（0）串口1
#define EN_USART2 			0		//使能（1）/禁止（0）串口2
#define EN_USART3 			0		//使能（1）/禁止（0）串口3
	  	
extern u8  USART1_RX_BUF[USART1_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符 
extern u8  USART2_RX_BUF[USART2_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符
extern u8  USART3_RX_BUF[USART3_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符
 
extern u16 USART1_RX_STA;         		//接收状态标记	
extern u16 USART2_RX_STA;         		//接收状态标记	
extern u16 USART3_RX_STA;         		//接收状态标记	

//函数声明
void USART1_Init(u32 bound);//串口1初始化并启动
void USART2_Init(u32 bound);//串口2初始化并启动
void USART3_Init(u32 bound);//串口3初始化并启动
void USART1_printf(char* fmt,...); //串口1的专用printf函数
void USART2_printf(char* fmt,...); //串口2的专用printf函数
void USART3_printf(char* fmt,...); //串口3的专用printf函数

#endif

c文件

#include "sys.h"
#include "usart.h"
	  	 
//使UASRT串口可用printf函数发送
//在usart.h文件里可更换使用printf函数的串口号	  
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)             
//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE {
	int handle; 
}; 
FILE __stdout;       
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式    
_sys_exit(int x){ 
	x = x; 
} 
//重定义fputc函数 
int fputc(int ch, FILE *f){      
	while((USART_n->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕   
    USART_n->DR = (u8) ch;      
	return ch;
}
#endif 


/*
USART1串口相关程序
*/
 
#if EN_USART1   //USART1使用与屏蔽选择
u8 USART1_RX_BUF[USART1_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收状态
//bit15，	接收完成标志
//bit14，	接收到0x0d
//bit13~0，	接收到的有效字节数目
u16 USART1_RX_STA=0;       //接收状态标记	  

/*
USART1专用的printf函数
当同时开启2个以上串口时，printf函数只能用于其中之一，其他串口要自创独立的printf函数
调用方法：USART1_printf("123"); //向USART2发送字符123
*/
void USART1_printf (char *fmt, ...){ 
	char buffer[USART1_REC_LEN+1];  // 数据长度
	u8 i = 0;	
	va_list arg_ptr;
	va_start(arg_ptr, fmt);  
	vsnprintf(buffer, USART1_REC_LEN+1, fmt, arg_ptr);
	while ((i < USART1_REC_LEN) && (i < strlen(buffer))){
        USART_SendData(USART1, (u8) buffer[i++]);
        while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET); 
	}
	va_end(arg_ptr);
}

void USART1_Init(u32 bound){ //串口1初始化并启动
    //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
     //USART1_TX   PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //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);  
    //USART1_RX	  PA.10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 
   //Usart1 NVIC 配置
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//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;//一般设置为9600;
	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(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启ENABLE/关闭DISABLE中断
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口 
}

void USART1_IRQHandler(void){ //串口1中断服务程序（固定的函数名不能修改）	
	u8 Res;
	//以下是字符串接收到USART_RX_BUF[]的程序，(USART_RX_STA&0x3FFF)是数据的长度（不包括回车）
	//当(USART_RX_STA&0xC000)为真时表示数据接收完成，即超级终端里按下回车键。
	//在主函数里写判断if(USART_RX_STA&0xC000)，然后读USART_RX_BUF[]数组，读到0x0d 0x0a即是结束。
	//注意在主函数处理完串口数据后，要将USART_RX_STA清0
	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)		
		Res =USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR);	//读取接收到的数据
		printf("%c",Res); //把收到的数据以 a符号变量 发送回电脑		
		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 ; //将收到的数据放入数组
					USART1_RX_STA++;	//数据长度计数加1
					if(USART1_RX_STA>(USART1_REC_LEN-1))USART1_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收	  
				}		 
			}
		}   		 
	} 
} 
#endif	

/*
USART2串口相关程序
*/
#if EN_USART2   //USART2使用与屏蔽选择
u8 USART2_RX_BUF[USART2_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收状态
//bit15，	接收完成标志
//bit14，	接收到0x0d
//bit13~0，	接收到的有效字节数目
u16 USART2_RX_STA=0;       //接收状态标记	  

/*
USART2专用的printf函数
当同时开启2个以上串口时，printf函数只能用于其中之一，其他串口要自创独立的printf函数
调用方法：USART2_printf("123"); //向USART2发送字符123
*/
void USART2_printf (char *fmt, ...){ 
	char buffer[USART2_REC_LEN+1];  // 数据长度
	u8 i = 0;	
	va_list arg_ptr;
	va_start(arg_ptr, fmt);  
	vsnprintf(buffer, USART2_REC_LEN+1, fmt, arg_ptr);
	while ((i < USART2_REC_LEN) && (i < strlen(buffer))){
        USART_SendData(USART2, (u8) buffer[i++]);
        while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) == RESET); 
	}
	va_end(arg_ptr);
}


void USART2_Init(u32 bound){ //串口1初始化并启动
    //GPIO端口设置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
		 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE); //使能UART2所在GPIOA的时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE); //使能串口的RCC时钟

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3; //设置USART2的RX接口是PA3
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //设置USART2的TX接口是PA2
    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);  

   //USART2 初始化设置
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//一般设置为9600;
	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
    USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启ENABLE/关闭DISABLE中断
    USART_Cmd(USART2, ENABLE);                    //使能串口 
   //Usart2 NVIC 配置
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//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 
}

void USART2_IRQHandler(void){ //串口2中断服务程序（固定的函数名不能修改）	

} 
#endif	


#if EN_USART3   //如果使能了接收
u8 USART3_RX_BUF[USART3_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收状态
//bit15，	接收完成标志
//bit14，	接收到0x0d
//bit13~0，	接收到的有效字节数目
u16 USART3_RX_STA=0;       //接收状态标记	  

/*
USART3专用的printf函数
当同时开启2个以上串口时，printf函数只能用于其中之一，其他串口要自创独立的printf函数
调用方法：USART3_printf("123"); //向USART3发送字符123
*/
void USART3_printf (char *fmt, ...){ 
	char buffer[USART3_REC_LEN+1];  // 数据长度
	u8 i = 0;	
	va_list arg_ptr;
	va_start(arg_ptr, fmt);  
	vsnprintf(buffer, USART3_REC_LEN+1, fmt, arg_ptr);
	while ((i < USART3_REC_LEN) && (i < strlen(buffer))){
        USART_SendData(USART3, (u8) buffer[i++]);
        while (USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_TC) == RESET); 
	}
	va_end(arg_ptr);
}

void USART3_Init(u32 BaudRate){ //USART3初始化并启动
   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 

   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE); //使能UART3所在GPIOB的时钟
   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE); //使能串口的RCC时钟

   //串口使用的GPIO口配置
   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;//设置USART3的RX接口是PB11
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//接口模式 浮空输入
   GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//设置USART3的TX接口是PB10
   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//输出速度50MHz
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//接口模式 复用推挽输出
   GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

   //配置串口
   USART_InitStructure.USART_BaudRate = BaudRate;
   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(USART3, &USART_InitStructure);//配置串口3
   USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);//使能串口接收中断  
   //USART_ITConfig(USART3, USART_IT_TXE, ENABLE);//串口发送中断在发送数据时开启
   USART_Cmd(USART3, ENABLE);//使能串口3

   //串口中断配置
   NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;//允许USART3中断
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;//中断等级
   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

//串口3中断服务程序（固定的函数名不能修改）
void USART3_IRQHandler(void){ 	

} 
#endif

此程序完全可以使用读者可自取，有错误不当之处望指出，此外USART2和USART3的中断函数可根据自己需要自行添加以实现更多功能

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