2019年09月24日 | USART串口通信配置

一，串口相关寄存器

USART_SR　状态寄存器

USART_DR　数据寄存器

USART_BRR　波特率寄存器

USART_CR1　控制寄存器

USART_SR－状态寄存器：

　　状态寄存器USART_SR，描述串口寄存器的一些状态: 

　　如位5:读数据寄存器非空 

　　通过读取这个位的值,判断是否收到了完整的数据 

　　串口已经接收到了数据,并且已经写入到了USART_DR寄存器

USART_DR－数据寄存器：

　　数据寄存器USART_DR，只使用了位0-8，其他位保留 

　　读寄存器：读取该寄存器获取接收到的数据值 

　　写寄存器：向该寄存器写入发送的数据对数据进行发送

USART_BRR－波特率寄存器：

　　波特率寄存器USART_BRR，只用到了低16位，高16位保留 

　　0-3位[3:0] 　：　USART分频器的小数部分DIV_Fraction 

　　4-15位[15:4] ：　USART分频器的整数部分DIV_Mantissa

USART_CR1－控制寄存器：

　　USART_BRR波特率寄存器，设置串口寄存器使能位 

　　如：接收使能，发送使能 

二，波特率的计算方法

波特率发生器：

如图：

    波特率由波特率发生器和PCLKx共同产生

    PCLKx的值由串口本身决定

    通过配置USART_BRR寄存器确定波特率发生器的值

    经过USARTDIV分频器除以16得到最终的波特率

波特率计算方法：

设置串口1波特率为115200MHz

串口1的时钟来自PCLK2=72MHz

由公式得到:

    USARTDIV=72000000/(115200*16)=39.0625

整数部分DIV_Mantissa=39=0x27

小数部分DIV_Fraction=16*0,0625=1=0x01

所以设置USART->BRR=0x0271,就可以实现设置串口1的波特率为115200MHz

三，串口操作相关库函数

获取状态标志位函数－操作USART_SR寄存器

// 获取状态标志位

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);

// 清除状态标志位

void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);

// 获取中断状态标志位

ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

// 清除中断状态标志位

void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

接收发送数据函数－操作USART_DR寄存器

// 发送数据到串口(通过写USART_DR寄存器发送数据)

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);

// 接收数据（从USART_DR寄存器读取接收到的数据）

uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

串口配置函数

// 串口初始化：波特率，数据字长，奇偶校验，硬件流控以及收发使能

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

// 使能串口

void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

// 使能相关中断

void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);

四，串口硬件连接

PA9-RXD

PA10-TXD

CH340  USB转串口    将USB虚拟为串口使用

五，串口配置的步骤

1,串口时钟使能,GPIO时钟使能

     RCC_APB2PeriphClockCmd()

2,串口复位

     USART_DeInit();

3,GPIO端口模式设置

     GPIO_Init();

4,串口参数初始化

     USART_Init()

5,开启中断并初始化NVIC

     NVIC_Init();

     USART_ITConfig();

6,使能串口

     USART_Cmd();

7,中断函数逻辑

     USARTx_IRQHandler();

8,串口数据发送

     void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);

     uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

9,串口传输状态获取

     ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

     void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

六，串口测试程序设计

程序功能:

 电脑通过USB线连接开发板,开发板通过USB转串口实现和电脑的通信

 电脑使用串口工具想单片机发送数据,单片机收到数据后返回给电脑

 注:以串口1为例实现

七，串口测试程序实现分析

1,使能GPIO时钟

串口1的发送,接收引脚为PA9和PA10

所以我们要使能GPIOA和串口1的时钟

串口1和GPIOx时钟源为APB2

所以使用RCC_APB2PeriphClockCmd函数进行初始化

stm32f10x_rcc.c找到RCC_APB2PeriphClockCmd函数源码:

/**

  * @brief  Enables or disables the High Speed APB (APB2) peripheral clock.

  * @param  RCC_APB2Periph: specifies the APB2 peripheral to gates its clock.

  *   This parameter can be any combination of the following values:

  *     @arg RCC_APB2Periph_AFIO, RCC_APB2Periph_GPIOA, RCC_APB2Periph_GPIOB,

  *          RCC_APB2Periph_GPIOC, RCC_APB2Periph_GPIOD, RCC_APB2Periph_GPIOE,

  *          RCC_APB2Periph_GPIOF, RCC_APB2Periph_GPIOG, RCC_APB2Periph_ADC1,

  *          RCC_APB2Periph_ADC2, RCC_APB2Periph_TIM1, RCC_APB2Periph_SPI1,

  *          RCC_APB2Periph_TIM8, RCC_APB2Periph_USART1, RCC_APB2Periph_ADC3,

  *          RCC_APB2Periph_TIM15, RCC_APB2Periph_TIM16, RCC_APB2Periph_TIM17,

  *          RCC_APB2Periph_TIM9, RCC_APB2Periph_TIM10, RCC_APB2Periph_TIM11

  * @param  NewState: new state of the specified peripheral clock.

  *   This parameter can be: ENABLE or DISABLE.

  * @retval None

  */

void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)

{

  /* Check the parameters */

  assert_param(IS_RCC_APB2_PERIPH(RCC_APB2Periph));

  assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));

  if (NewState != DISABLE)

  {

    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2Periph;

  }

  else

  {

    RCC->APB2ENR &= ~RCC_APB2Periph;

  }

}

stm32f10x_rcc.h找到IS_RCC_APB2_PERIPH函数声明:

/** @defgroup APB2_peripheral

  * @{

  */

#define RCC_APB2Periph_AFIO              ((uint32_t)0x00000001)

#define RCC_APB2Periph_GPIOA             ((uint32_t)0x00000004)

#define RCC_APB2Periph_GPIOB             ((uint32_t)0x00000008)

#define RCC_APB2Periph_GPIOC             ((uint32_t)0x00000010)

#define RCC_APB2Periph_GPIOD             ((uint32_t)0x00000020)

#define RCC_APB2Periph_GPIOE             ((uint32_t)0x00000040)

#define RCC_APB2Periph_GPIOF             ((uint32_t)0x00000080)

#define RCC_APB2Periph_GPIOG             ((uint32_t)0x00000100)

#define RCC_APB2Periph_ADC1              ((uint32_t)0x00000200)

#define RCC_APB2Periph_ADC2              ((uint32_t)0x00000400)

#define RCC_APB2Periph_TIM1              ((uint32_t)0x00000800)

#define RCC_APB2Periph_SPI1              ((uint32_t)0x00001000)

#define RCC_APB2Periph_TIM8              ((uint32_t)0x00002000)

#define RCC_APB2Periph_USART1            ((uint32_t)0x00004000)

#define RCC_APB2Periph_ADC3              ((uint32_t)0x00008000)

#define RCC_APB2Periph_TIM15             ((uint32_t)0x00010000)

#define RCC_APB2Periph_TIM16             ((uint32_t)0x00020000)

#define RCC_APB2Periph_TIM17             ((uint32_t)0x00040000)

#define RCC_APB2Periph_TIM9              ((uint32_t)0x00080000)

#define RCC_APB2Periph_TIM10             ((uint32_t)0x00100000)

#define RCC_APB2Periph_TIM11             ((uint32_t)0x00200000)

#define IS_RCC_APB2_PERIPH(PERIPH) ((((PERIPH) & 0xFFC00002) == 0x00) && ((PERIPH) != 0x00))

从参数定义验证了GPIOA-GPIOG 和串口1(USART1)的时钟使能由RCC_APB2PeriphClockCmd()控制

所以使能GPIOA和串口1时钟代码为:

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);     //使能GPIOA时钟源

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);    //使能串口1时钟源

2,初始化GPIOA的工作模式

通过查找STM32中文参考手册确定串口１引脚工作模式配置：

如图：

串口１接收发送引脚配置

    发送端PA9配置为推挽复用输出

    接收端PA10配置为浮空输入或上拉输入

代码：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStrue;

//发送端PA9配置

GPIO_InitStrue.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;            //发送端-TXD

GPIO_InitStrue.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;      //推挽输出

GPIO_InitStrue.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStrue);

//接收端PA10配置

GPIO_InitStrue.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;           //接收端-RXD

GPIO_InitStrue.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入

GPIO_InitStrue.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStrue);

3,串口初始化

stm32f10x_usart.h头文件找到USART_Init函数声明:

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

1

stm32f10x_usart.h找到入参USART_InitTypeDef结构体声明

/**

  * @brief  USART Init Structure definition

  */

typedef struct

{

  uint32_t USART_BaudRate;               // 设置波特率

  uint16_t USART_WordLength;             // 字长8或9(停止位)

  uint16_t USART_StopBits;               // 停止位

  uint16_t USART_Parity;                 // 奇偶校验

  uint16_t USART_Mode;                   // 发送接收使能

  uint16_t USART_HardwareFlowControl;    // 硬件流控制

} USART_InitTypeDef;

USART_HardwareFlowControl-硬件流参数有效性验证

/** @defgroup USART_Hardware_Flow_Control

  * @{

  */

#define USART_HardwareFlowControl_None       ((uint16_t)0x0000)

#define USART_HardwareFlowControl_RTS        ((uint16_t)0x0100)

#define USART_HardwareFlowControl_CTS        ((uint16_t)0x0200)

#define USART_HardwareFlowControl_RTS_CTS    ((uint16_t)0x0300)

#define IS_USART_HARDWARE_FLOW_CONTROL(CONTROL)

                              (((CONTROL) == USART_HardwareFlowControl_None) ||

                               ((CONTROL) == USART_HardwareFlowControl_RTS) ||

                               ((CONTROL) == USART_HardwareFlowControl_CTS) ||

                               ((CONTROL) == USART_HardwareFlowControl_RTS_CTS))

USART_Mode-使能参数有效性验证

/** @defgroup USART_Mode

  * @{

  */

#define USART_Mode_Rx                        ((uint16_t)0x0004)

#define USART_Mode_Tx                        ((uint16_t)0x0008)

#define IS_USART_MODE(MODE) ((((MODE) & (uint16_t)0xFFF3) == 0x00) && ((MODE) != (uint16_t)0x00))

USART_Parity-奇偶校验参数有效性

/** @defgroup USART_Parity

  * @{

  */

#define USART_Parity_No                      ((uint16_t)0x0000)