STM32CubeMXスタディノート（6）-USARTシリアルポートの使用

1.USARTの概要

ユニバーサル同期非同期受信機および送信機（ユニバーサル同期非同期受信機および送信機）は、全二重データを外部デバイスと柔軟に交換できるシリアル通信デバイスです。USARTとは異なり、UARTに基づいて同期通信機能を切り取り、非同期通信のみを行うUART（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）もあります。同期と非同期の簡単な違いは、通信中の外部クロック出力の必要性を調べることです。私たちが通常使用するシリアル通信は基本的にUARTです。

シリアル通信は、通常、フレーム形式でデータを送信します。つまり、フレームごとの送信です。各フレームには、開始信号、データ情報、停止情報、場合によってはチェック情報が含まれます。USARTには、これらの送信パラメータに関する特定の規制があります。もちろん、パラメータ値は1つだけではありません。多くのパラメータ値をカスタマイズして、互換性を高めることができます。

USARTは、産業標準NRZ非同期シリアルデータフォーマットの外部機器の要件を満たし、さまざまなボーレートを提供できるフラクショナルボーレートジェネレータを使用して、より広く使用されています。USARTは、同期一方向通信と半二重単線通信をサポートします。また、ローカル相互接続ネットワークLIN、スマートカード（SmartCard）プロトコル、およびlrDA（Infrared Data Association）SIRENDEC仕様もサポートします。

STM32でのUSARTのアプリケーションは、せいぜいプログラム情報を「印刷」することです。一般に、USART通信インターフェースは、コンピューターに接続するためのハードウェア設計中に予約され、コンピューターのシリアルデバッグアシスタントツールでデバッグ情報を「印刷」するために使用できます。プログラムをデバッグするときの側。、プログラムが正しく実行されているかどうか、問題が発生したかどうか、どこで問題が発生したかを知るため。

2.ピン配置

STM32F103VET6システムコントローラには、3つのUSARTと2つのUARTがあります。USART1とクロックは最大周波数72MHzのAPB2バスクロックから派生し、他の4つのクロックは最大周波数36MHzのAPB1バスクロックから派生します。UARTは非同期伝送機能にすぎないため、SCLK、nCTS、およびnRTS機能ピンはありません。

3、割り込み制御

4.新築

1. STM32CubeMXソフトウェアを開き、[新しいプロジェクト]をクリックします

2.MCUとパッケージを選択します

3.クロック
RCC設定を構成し、 HSE（外部高速クロック）を

選択し、水晶/セラミック共振子（水晶発振器/セラミック共振子）のクロック構成を選択し、システムクロックSYSCLKを72MHzに構成し、
HCLKの値を72に変更します。 Enterキーを押します。すべての構成を自動的に変更します

4.デバッグモード
を設定することは非常に重要なステップです。
設定しないと、最初のプログラミングプログラムの後でデバッガのSYS設定が認識されません。[シリアルワイヤとしてデバッグ]を選択してください。

ファイブ、USART1

5.1パラメータ設定

でConnectivity選択USART1セット、および選択しAsynchronousた非同期通信

ボーレートを115200 Bits/s。送信されるデータの長さは8 Bitです。パリティNone、ストップビット1、受信と送信はすべて使能です。

5.2NVIC構成

シリアルポート受信割り込みを有効にする

5.3コードの生成

アプリケーション開発環境のパスアイテム名とアイテム入力の選択IDEMDK-ARM V5

各ペリフェラルはフックではなく個別の’.c/.h’ファイルを生成します
：すべての初期化コードはmain.cで生成され
ますチェック済み：初期化コードファイルは関連するペリフェラルで生成されます。たとえば、GPIO初期化コードはgpio.cで生成されます。
[コードを生成]をクリックしてコードを生成します

5.4printfリダイレクト

main.cに次のヘッダーファイルと関数を追加します

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

/* USER CODE BEGIN 4 */
/**
  * @brief 重定向c库函数printf到USARTx
  * @retval None
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    
    
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
    return ch;
}
 
/**
  * @brief 重定向c库函数getchar,scanf到USARTx
  * @retval None
  */
int fgetc(FILE *f)
{
    
    
    uint8_t ch = 0;
    HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
    return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

5.5割り込みコールバック関数を変更する

stm32f1xx_it.c割り込みサービスルーチンファイルを開き、USART1_IRQHandler()
シリアルポート割り込みハンドラと呼ばれるUSART1割り込みサービスルーチン割り込みサービス関数を見つけます。HAL_UART_IRQHandler()

stm32f1xx_hal_uart.cファイルを開き、タイマー割り込みハンドラーのプロトタイプを見つけますHAL_TIM_IRQHandler()。その主な役割は、どのシリアルポートが割り込みを生成するかを判別し、割り込みフラグをクリアしてから、割り込みコールバック関数を呼び出すことHAL_UART_RxCpltCallback()です。

/ *注：この関数は変更しないでください。コールバックが必要な場合は
、HAL_GPIO_EXTI_Callbackをユーザーファイルに実装できます
* /
この関数は変更しないでください。コールバック関数を使用する必要がある場合は、関数を再実装してください。ユーザーファイル内。

HAL_UART_RxCpltCallback()公式プロンプトによる__weakと、弱められたフラグである関数を再度定義する必要があります。これを備えた関数は弱められた関数です。つまり、他の場所でまったく同じ名前とパラメーターを使用して関数を記述でき、コンパイラーは無視します。この関数。代わりにUNUSED(huart)、作成した関数を実行します。これはエラー防止の定義です。渡されたシリアルポート番号が処理を行わない場合、コンパイラは警告を報告しません。実際、開発中に割り込みサービス関数について気にする必要はありません。割り込みコールバック関数を見つけて書き直すだけで済みます。このコールバック関数には、ここには反映されていないもう1つの非常に便利な側面があります。複数の割り込みが有効になっている場合、STM32CubeMXは複数の割り込みのサービス関数を自動的に編成し、コールバック関数を呼び出します。つまり、割り込みの数に関係なく、コールバック関数を書き直して着信タイマー番号を判断するだけで済みます。

次にstm32f1xx_it.c、このドキュメントの最後に追加しますHAL_UART_RxCpltCallback()

/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    
    
    if(huart->Instance == USART1)
    {
    
    
        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)Buffer, 1, 0xffff);
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)Buffer, 1);
    }
}
/* USER CODE END 1 */

5.6グローバル変数を追加する

main.cの先頭にグローバル変数を追加します Buffer

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
UART_HandleTypeDef huart1;

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t Buffer[1];
/* USER CODE END PV */

stm32f1xx_it.cの先頭でグローバル変数を宣言します Buffer

/* External variables --------------------------------------------------------*/
extern UART_HandleTypeDef huart1;

/* USER CODE BEGIN EV */
extern uint8_t Buffer[1];
/* USER CODE END EV */

5.7シリアルポート受信割り込み開始機能の追加

main.cで、whileループの前とシリアルポートの初期化後に、受信割り込みイネーブル関数を追加して、データが初めて受信されたときに割り込みがトリガーされるようにします。

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
    
    
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)Buffer, 1);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    
    
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

5.8HALライブラリと標準ライブラリコードの比較

STM32CubeMXは、HALライブラリによって生成されたコードを使用します。

uint8_t Buffer[1];

/**
  * @brief USART1 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
    
    

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */

  /* USER CODE END USART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */

  /* USER CODE END USART1_Init 1 */
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    
    
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */

  /* USER CODE END USART1_Init 2 */
}

/**
  * @brief This function handles USART1 global interrupt.
  */
void USART1_IRQHandler(void)
{
    
    
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    
    
    if(huart->Instance == USART1)
    {
    
    
        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)Buffer, 1, 0xffff);
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)Buffer, 1);
    }
}

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)Buffer, 1);

STM32標準ライブラリコードを使用します。

 /**
  * @brief  USART GPIO 配置,工作参数配置
  * @param  无
  * @retval 无
  */
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);	    
}

/**
  * @brief  配置嵌套向量中断控制器NVIC
  * @param  无
  * @retval 无
  */
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*/
  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);
}

// 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);    
	}	 
}

MX_USART1_UART_Init();対応USART_Config();NVIC_Configuration();
HAL_UART_Init(&huart1)対応USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure)
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)Buffer, 1);対応USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);

六、注意が必要な事項

追加するユーザーコードUSER CODE BEGIN NとUSER CODE END Nその間に追加するユーザーコード。それ以外の場合は、STM32CubeMXがコードを再生成した後、次に使用すると削除されます。

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• 2021年1月15日にLeungによって書かれました

•リファレンス：STM32CubeMXシリーズチュートリアル5：シリアル通信（USART）
　　　　STM32CubeMX実際の戦闘チュートリアル（6 ）-シリアル通信（中国語が文字化けする理由）
　　　　「組み込み-STM32開発ガイド」パート2基本-第6章シリアル通信（HALライブラリ）
　　　　[STM32Cube_07] USARTを使用してデータを送受信します（割り込みモード）