2019年09月28日 | 梳理STM32F429之通信传输部分---NO.1 串口通讯

一、STM32 的 USART 简介：

STM32 芯片具有多个 USART 外设用于串口通讯，它是 Universal SynchronousAsynchronous Receiver and Transmitter 的缩写，即通用同步异步收发器可以灵活地与外部设备进行全双工数据交换。有别于 USART，它还有具有 UART 外设(UniversalAsynchronousReceiver and Transmitter)，它是在 USART 基础上裁剪掉了同步通信功能，只有异步通信。简单区分同步和异步就是看通信时需不需要对外提供时钟输出，我们平时用的串口通信基本都是 UART。

USART 满足外部设备对工业标准 NRZ 异步串行数据格式的要求，并且使用了小数波特率发生器，可以提供多种波特率，使得它的应用更加广泛。 USART 支持同步单向通信和半双工单线通信；还支持局域互连网络 LIN、智能卡(SmartCard)协议与 lrDA(红外线数据协会) SIR ENDEC 规范。

USART 支持使用 DMA，可实现高速数据通信。

USART 在 STM32 应用最多莫过于“打印”程序信息，一般在硬件设计时都会预留一个 USART 通信接口连接电脑，用于在调试程序是可以把一些调试信息“打印”在电脑端的串口调试助手工具上，从而了解程序运行是否正确、指出运行出错位置等等。STM32 的 USART 输出的是 TTL 电平信号，若需要 RS-232 标准的信号可使用MAX3232 芯片进行转换。

二、协议层：

1、数据包的组成：

2、波特率：

主要使用的是串口异步通讯，异步通讯中由于没有时钟信号，所以两个通讯设备之间需要约定好波特率，即每个码元的长度，以便对信号进行解码，常见的波特率为4800、 9600、 115200 等。

3、通讯的起始和停止信号：

串口通讯的一个数据包从起始信号开始，直到停止信号结束。数据包的起始信号由一个逻辑 0 的数据位表示，而数据包的停止信号可由 0.5、 1、 1.5 或 2 个逻辑 1 的数据位表示，只要双方约定一致即可。

4、有效数据：

在数据包的起始位之后紧接着的就是要传输的主体数据内容，也称为有效数据，有效数据的长度常被约定为 5、 6、 7 或 8 位长。

5、数据校验：

在有效数据之后，有一个可选的数据校验位。由于数据通信相对更容易受到外部干扰导致传输数据出现偏差，可以在传输过程加上校验位来解决这个问题。校验方法有奇校验(odd)、偶校验(even)、 0 校验(space)、 1 校验(mark)以及无校验(noparity)。

三、编程要点：

1-初始化串口需要用到的GPIO， GPIO_InitTypeDef，GPIO_PinAFConfig();

2-初始化串口， USART_InitTypeDef

3-中断配置

4-使能串口

5-编写发送和接收函数

6-编写中断服务函数

四、编程时需要用到的固件库函数：

1-配置GPIO为具体的第二功能

void GPIO_PinAFConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource, uint8_t GPIO_AF)

2-中断配置函数

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

3-串口使能函数

void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx,FunctionalState NewState)

4-数据发送函数

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)

5-数据接收函数

uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx)

6-中断状态位获取函数

ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT)

五、一些结构体：

USART初始化结构体

typedef struct

{

uint32_t USART_BaudRate; //波特率 BRR

uint16_t USART_WordLength; //字长 CR1_M

uint16_t USART_StopBits; //停止位 CR2_STOP

uint16_t USART_Parity; //校验控制 CR1_PCE、 CR1_PS

uint16_t USART_Mode; //模式选择CR1_TE、 CR1_RE

// 硬件流选择 CR3_CTSE、 CR3_RTSE

uint16_t USART_HardwareFlowControl;

} USART_InitTypeDef;

同步时钟初始化结构体

typedef struct

{

uint16_t USART_Clock; // 同步时钟 CR2_CLKEN

uint16_t USART_CPOL; // 极性 CR2_CPOL

uint16_t USART_CPHA; // 相位 CR2_CPHA

uint16_t USART_LastBit; //最后一个位的时钟脉冲 CR2_LBC

} USART_ClockInitTypeDef;

六、代码片段：

#ifndef __BSP_USART_H

#define __BSP_USART_H

/**

  ******************************************************************************

  * @file    bsp.usart.c

  * @author  Sumjess

  * @version V1.0

  * @date    2019-09-10

  * @brief   MDK5.27

  ******************************************************************************

  * @attention

  *

  * 实验平台   :STM32 F429 

  * CSDN Blog  :https://blog.csdn.net/qq_38351824

  * 微信公众号 :Tech云

  *

  ******************************************************************************

  */

#include "stm32f4xx.h"

#include

//---------------------------------------------------------------------------------------------//

//               STM32F429IGT6 芯片的 USART 引脚

//       APB2(最高 90MHz)            APB1(最高 45MHz)

//      USART1     USART6       USART2      USART3          UART4     UART5     UART7   UART8

//TX   PA9/PB6    PC6/PG14     PA2/PD5   PB10/PD8/PC10    PA0/PC10    PC12     PF7/PE8   PE1

//RX   PA10/PB7   PC7/PG9      PA3/PD6   PB11/PD9/PC11    PA1/PC11    PD2      PF6/PE7   PE0

//SCLK PA8        PG7/PC8      PA4/PD7   PB12/PD10/PC12                      

//nCTS PA11       PG13/PG15    PA0/PD3   PB13/PD11

//nRTS PA12       PG8/PG12     PA1/PD4   PB14/PD12

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//------------------------------------------------------//

//串口1中断开关

/*******************************************************/

#define EXTI_KEY       0

/////////////////////////////////////////////////////////

//串口开关

/*******************************************************/

#define USART1_Switch  1

#define USART2_Switch  1

#define USART3_Switch  1

#define UART4_Switch   1

#define UART5_Switch   1

#define USART6_Switch  1

#define UART7_Switch   1

#define UART8_Switch   1

//!!!USART和UART区别：USART即可以同步通信，又可以异步通信；

//                    UART 只能异步通信；

//                    SCLK、nCTS、nRTS这些引脚UART没有。

//////////////////////////////////////////////////////////

//① 重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf等函数

//② 重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数

//选择使用串口被允许使用 ① ② 

#define DEBUG_USART_printf_choose   DEBUG_USART1

//////////////////////////////////////////////////////////

//------------------------------------------------------//

//引脚定义

/*******************************************************/

#if     USART1_Switch

#define DEBUG_USART1                             USART1

#define DEBUG_USART1_CLK                         RCC_APB2Periph_USART1  //注意！只有串口1和6是APB2为90M，其他均为APB1为45M

#define DEBUG_USART1_BAUDRATE                    115200  //串口波特率

#define DEBUG_USART1_RX_GPIO_PORT                GPIOA

#define DEBUG_USART1_RX_GPIO_CLK                 RCC_AHB1Periph_GPIOA

#define DEBUG_USART1_RX_PIN                      GPIO_Pin_10

#define DEBUG_USART1_RX_AF                       GPIO_AF_USART1  //映射

#define DEBUG_USART1_RX_SOURCE                   GPIO_PinSource10

//！！！一个引脚有许多功能，通过映射将引脚与你要选的功能连接起来。

#define DEBUG_USART1_TX_GPIO_PORT                GPIOA

#define DEBUG_USART1_TX_GPIO_CLK                 RCC_AHB1Periph_GPIOA

#define DEBUG_USART1_TX_PIN                      GPIO_Pin_9

#define DEBUG_USART1_TX_AF                       GPIO_AF_USART1  //映射

#define DEBUG_USART1_TX_SOURCE                   GPIO_PinSource9

//////////////////////////////////中断部分配置//////////////////////////////////

#define DEBUG_USART_IRQHandler                  USART1_IRQHandler

#define DEBUG_USART_IRQ                  USART1_IRQn     //串口1中断

#endif

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#if  USART2_Switch

/************************************************************/

//串口2引脚定义

/*******************************************************/

#define DEBUG_USART2                             USART2

#define DEBUG_USART2_CLK                         RCC_APB1Periph_USART2

#define DEBUG_USART2_BAUDRATE                    115200  //串口波特率

#define DEBUG_USART2_RX_GPIO_PORT                GPIOD

#define DEBUG_USART2_RX_GPIO_CLK                 RCC_AHB1Periph_GPIOD

#define DEBUG_USART2_RX_PIN                      GPIO_Pin_6

#define DEBUG_USART2_RX_AF                       GPIO_AF_USART2    //映射

#define DEBUG_USART2_RX_SOURCE                   GPIO_PinSource6

//！！！一个引脚有许多功能，通过映射将引脚与你要选的功能连接起来。

#define DEBUG_USART2_TX_GPIO_PORT                GPIOD

#define DEBUG_USART2_TX_GPIO_CLK                 RCC_AHB1Periph_GPIOD

#define DEBUG_USART2_TX_PIN                      GPIO_Pin_5

#define DEBUG_USART2_TX_AF                       GPIO_AF_USART2    //映射

#define DEBUG_USART2_TX_SOURCE                   GPIO_PinSource5

#endif

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#if  USART3_Switch

/************************************************************/

//串口3引脚定义

/*******************************************************/

#define DEBUG_USART3                             USART3

#define DEBUG_USART3_CLK                         RCC_APB1Periph_USART3

#define DEBUG_USART3_BAUDRATE                    115200  //串口波特率

#define DEBUG_USART3_RX_GPIO_PORT                GPIOB

#define DEBUG_USART3_RX_GPIO_CLK                 RCC_AHB1Periph_GPIOB