STM32串口收/发程序

2024-01-14 09:15| 来源: 网络整理| 查看: 265

前言

利用STM32的USART1，实现数据的收/发。本文参照文档为正点原子—库函数版本开发指南、STM32中文参考手册。

文章目录前言工具/参考文档stm32 USART寄存器状态寄存器(USART_SR) 数据寄存器(USART_DR) 串口设置流程 1、串口时钟使能，GPIO使能 2、串口复位 3、GPIO端口模式设置4、串口参数初始化 5、使能串口串口数据的接收与发送 stm32 中断介绍代码uart.c文件完整代码（带注释）：usart.h文件：main.c文件调试过程完整工程

工具/参考文档

使用的编译器：KEIL 4 MDK 在这里插入图片描述使用的芯片型号：STM32F103ZE

参考文档： STM32开发指南-库函数版本_V1.3 提取码：43wa STM32中文参考手册_V10 提取码：gv1g STM32中断设置提取码：c9z2 点击即可下载

stm32 USART

串口是MCU重要的外部接口，同时也是软件开发过程中常用的调试手段。STM32同样也具有串口，本实验使用的芯片中一共拥有5个串口。

寄存器

本次实验中使用的串口1(USART1)，接下来就着重介绍一下串口的几个重要的寄存器。此内容在STM32中文参考手册的P540. 本次实验主要用到状态寄存器（USART_SR）和数据寄存器（USART_DR）

状态寄存器(USART_SR)

状态寄存器的作用主要是，检测串口的状态。这里我们主要注意第5、6位RXNE和TC。 RXNE（读数据寄存器非空），当前位置1，表明已经有数据被接收了，并且可以读出来。这时候我们可以读出USART_DR中的数据，也可向USART_SR寄存器中的RXNE位写入0. TC（发送完成），当改位被置1的时候，说明USART_DR中的数据已经发送完成，可进行下一个数据的发送。如果此位设置了中断，则会产生中断。该位也有两种清零方式1、读USART_DR，写USART_DR。2、直接向改位写0。这里说一下读取串口状态的函数为：

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG)；

着个函数的第二个入口参数，标志着我们要查看串口的那种状态。如要查看上面这两位的状态。

USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE); USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC);

这些标识在MDK中都有定义：

#define USART_IT_PE ((uint16_t)0x0028) #define USART_IT_TXE ((uint16_t)0x0727) #define USART_IT_TC ((uint16_t)0x0626) #define USART_IT_RXNE ((uint16_t)0x0525) #define USART_IT_IDLE ((uint16_t)0x0424) #define USART_IT_LBD ((uint16_t)0x0846) #define USART_IT_CTS ((uint16_t)0x096A) #define USART_IT_ERR ((uint16_t)0x0060) #define USART_IT_ORE ((uint16_t)0x0360) #define USART_IT_NE ((uint16_t)0x0260) #define USART_IT_FE ((uint16_t)0x0160)

在这里插入图片描述

数据寄存器(USART_DR)

在这里插入图片描述

串口设置流程

串口设置的一般步骤可分为以下几步：

串口时钟使能，GPIO 时钟使能串口复位GPIO 端口模式设置串口参数初始化使能串口 1、串口时钟使能，GPIO使能

通过STM32中文参考手册—2.1 系统构架（P26）图2可以知道USART1挂载在APB2总线上。所以使能函数为：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE)；

串口1的引脚为RX-PA9,TX-PA10 所以GPIO端口时钟使能的是GPIOA。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE)；

2、串口复位

一般在系统刚开始配置外设的时候，都会先执行复位该外设的操作。复位的是在函数 USART_DeInit()中完成：串口复位函数为：

void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);//串口复位 USART_DeInit(USART1);

3、GPIO端口模式设置

对于复用功能下的 GPIO 模式怎么判定，这个需要查看《中文参考手册 V10》P110 的表格“8.1.11 外设的 GPIO 配置”。在这里插入图片描述 GPIO配置代码

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //在《STM32 中文参考手册 V10》的 P110“8.1.11 外设的 GPIO 配置”中有讲解 //USART1_TX PA.9 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//引脚pa.9 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速率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发送端 //USART1_RX PA.10 浮空输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//引脚pa.10 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入 GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10接收端 4、串口参数初始化

串口参数初始化函数：

void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)；

第一个入口参数是指定初始化的串口标号，这里选择USART1。第二个入口参数是一个USART_InitTypeDef类型指针，这个结构体的成员变量用来设置串口的参数。 USART_InitTypeDef结构体：

typedef struct{ uint32_t USART_BaudRate; uint16_t USART_WordLength; uint16_t USART_StopBits; uint16_t USART_Parity; uint16_t USART_Mode; uint16_t USART_HardwareFlowControl; } USART_InitTypeDef;

代码实现串口参数设置：

USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //USART 初始化设置 USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//设置波特率 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8 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;//无硬件控制流 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//收发模式 USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);//初始化串口1 5、使能串口

使能串口的函数为：

USART_Cmd(USART1,ENABLE);//使能串口

串口数据的接收与发送

STM32 的发送与接收是通过数据寄存器 USART_DR 来实现的，这是一个双寄存器，包含了 TDR 和 RDR。当向该寄存器写数据的时候，串口就会自动发送，当收到数据的时候，也是存在该寄存器内。 STM32 库函数操作 USART_DR 寄存器发送数据的函数是：

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);

通过该函数向串口寄存器 USART_DR 写入一个数据。 STM32 库函数操作 USART_DR 寄存器读取串口接收到的数据的函数是：

uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

通过该函数可以读取串口接受到的数据。

stm32 中断介绍

因为要完成串口接收数据的功能，就需要通过中断来检测上位机是否发送数据。然后在进行数据的接收和后续的反应。所以这里简要说明以下STM32的中断如何设置。详细设置过程在STM32中文参考手册第9章–P130/STM32开发指南-库函数版本—4.5节–P120 STM32有60个中断，所以不会像C51那样去使用，要使用STM32的中断首先需要设置中断分组。中断分组在一个工程中只设置一次。STM32将中断分为5组，组0~4.该分组设置由SCB->ALRCR寄存器的bit0 ~ 8来定义的。分配关系如表：

组AIRCR[10：8]bit[7：4]分配情况分配结果01110：40 位抢占优先级，4 位响应优先级11101：31 位抢占优先级，3 位响应优先级21012：22 位抢占优先级，2 位响应优先级31003：13 位抢占优先级，1 位响应优先级40114：04 位抢占优先级，0 位响应优先级

这里介绍以下如何判断优先级高低：

第一，如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看哪个中断先发生就先执行；第二，高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的。而抢占优先级相同的中断，高优先级的响应优先级不可以打断低响应优先级的中断。设置中断分组函数：

void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup); NVIC_PriorityGroup参数： NVIC_PriorityGroup_0 //分组0 NVIC_PriorityGroup_1 //1 NVIC_PriorityGroup_2 //2 NVIC_PriorityGroup_3 //3 NVIC_PriorityGroup_4 //4

下面介绍一下比较重要的一个函数，中断初始化函数NVIC_Init，其函数声明为：

void NVIC_Init(NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct);

NVIC_InitTypeDef是一个结构体，其成员变量有：

typedef struct { uint8_t NVIC_IRQChannel; //对应中断通道，也就是定义初始化那个中断 uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; //设置抢占优先级 uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; //设置子优先 FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; //该中断是否使能 }NVIC_InitTypeDef;

如要使能串口1中断，设置抢占优先级为3，子优先为3，则代码为：

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //中断配置 ------中断管理函数章节 4.5 有讲解中断管理相关的知识--P121 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//对应中断通道 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;//抢占优先级为3 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;//子优先级为3 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//IRQ通道使能 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//中断优先级设置

1. 系统运行开始的时候设置中断分组。确定组号，也就是确定抢占优先级和子优先级的分配位数。调用函数为 NVIC_PriorityGroupConfig(); 2. 设置所用到的中断的中断优先级别。对每个中断调用函数为 NVIC_Init();

代码 uart.c文件完整代码（带注释）： #include "usart.h" #include "sys.h" //加入以下代码，支持print函数，而不需要选择use MicroLIB #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((USART1->SR&0X40)==0);//循环发送直到发送完毕 USART1->DR = (u8)ch; return ch; } #endif /*使用microLib的方法*/ /* int fputc(int ch,FILE *f){ while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==RESET); USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch); return ch; } int GetKey (void) { while (!(USART1->SR & USART_FLAG_RXNE)); return ((int)(USART1->DR & 0x1FF)); } */ #if EN_USART1_RX //如果使能了接收 u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];//接收缓冲区，最大USART_REC_LEN个字节。 u16 USART_RX_STA = 0;//接收状态标记 //串口状态寄存器SR在中文参考手册---P540 //对用状态的宏定义在stm32f1ox_uart.h中 //串口发送单个字节数据 void uart_send_tx(u8 ch){ USART1->DR = (u16)ch; while(!(USART1->SR&USART_FLAG_TXE)); //判断这个字节是否移动到移位寄存器中，也就是判断字节数据有没有发送完成 } //串口发送多个字节数据 void uart_send_tx_s(u8 *pString){ while(*pString != '\0'){ uart_send_tx(*pString++); } } void uart_init(u32 bound){ //GPIO端口配置 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; USART_InitTypeDef USART_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //开启对应端口时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //在《STM32 中文参考手册 V10》的 P110“8.1.11 外设的 GPIO 配置”中有讲解 //USART1_TX PA.9 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//引脚pa.9 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速率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发送端 //USART1_RX PA.10 浮空输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//引脚pa.10 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入 GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10接收端 //中断配置 ------中断管理函数章节 4.5 有讲解中断管理相关的知识--P121 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//对应中断通道 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;//抢占优先级为3 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;//子优先级为3 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//IRQ通道使能 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//中断优先级设置 //USART 初始化设置 USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//设置波特率 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8 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;//无硬件控制流 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//收发模式 USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);//初始化串口1 USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//开启中断 USART_Cmd(USART1,ENABLE);//使能串口 } /******************************************************************************* void USART1_IRQHandler(void)函数是串口 1 的中断响应函数，当串口 1 发生了相应的中断后，就会跳到该函数执行。中断相应函数的名字是不能随便定义的，一般我们都遵循 MDK 定义的函数名。这些函数名字在启动文件 startup_stm32f10x_hd.s 文件中可以找到。 **********************************************************************************/ void USART1_IRQHandler(void){ //串口1中断服务程序 u8 Res; if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET) //接收中断（接收到的数据必须以 0x0d 0x0a结尾） { Res = USART_ReceiveData(USART1); //读取接收到的数据 if((USART_RX_STA&0X8000)==0){ //接收未完成 if(USART_RX_STA&0X4000){ //接收到了0x0d if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0; //接收错误重新开始 else USART_RX_STA|=0X8000;//接收完成 //printf("接收到数据！！"); } else//还没接收到0x0d { if(Res == 0x0d) //判断接收到到的数据是否为0x0d USART_RX_STA|=0X4000; else{ USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res; USART_RX_STA++; if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1)) USART_RX_STA=0;//接收数据错误重新开始接收 } } } } } #endif usart.h文件： #ifndef __USART_H #define __USART_H #include "sys.h" #include "stdio.h" #define USART_REC_LEN 200 //接收最大字节数为200个字节 #define EN_USART1_RX 1 //使能-1/禁止-0 extern u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; extern u16 USART_RX_STA; //接收状态标志 void uart_init(u32 bound);//端口配置函数 void uart_send_tx(u8 ch); void uart_send_tx_s(u8 *pString);//发送字符串函数 #endif main.c文件 #include "sys.h" #include "delay.h" #include "usart.h" #include "led.h" int main(void ) { u8 t = 0; u8 len; //保存接收数据的长度 u16 times=0; delay_init(); //延时函数初始化 NVIC_Configuration(); //设置中断分组，在sys.c文件中，如果不设置的的化默认分组为2 uart_init(9600); //串口初始化，内含中断的初始化 LED_Init(); while(1){ if(USART_RX_STA&0X8000){ //通过自定义寄存的最高位，判断是否成功收到数据 len = USART_RX_STA&0X3FFF; //获得此次接收数据的长度，USART_RX_STA低14位是记录数据长度的。 uart_send_tx_s("发送成功,发送的数据为：\r\n"); for(t = 0;t times++; if(times%100==0) //1秒发送一次消息， uart_send_tx_s("暂无数据发送！\r\n"); if(times%30==0) //0.3秒进入一次，对times求余数 LED1 = ~LED1; //闪烁led表示系统正在运行 delay_ms(10); } } } /*************************************************************、 stm32串口程序在库函数开发指南的第179页在uart.c文件中的特殊定义：一个接收状态寄存器 USART_RX_STA（此寄存器其实就是一个全局变量，由作者自行添加。由于它起到类似寄存器的功能，这里暂且称之为寄存器）实现对串口数据的接收管理。USART_RX_BUF 的大小由 USART_REC_LEN 定义，也就是一次接收的数据最大不能超过 USART_REC_LEN 个字节。 USART_RX_STA： bit15，接收完成标志 bit14，接收到0x0d bit13~0，接收到的有效字节数目 *************************************************************/ 调试过程

在这里插入图片描述

完整工程

完整工程可直接编译：点我下载提取码：jzcw

程序参考正点原子编写，此文章只作为本人笔记。如对你有帮助，那真是再好不过。今天就到这里goodbye!!

END!

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