2021年08月06日 | STM32—串口使用总结

一.仅向上位机打印调试信息

单纯利用串口向上位机打印调试信息，程序如下：

void USART1_Init( uint32_t btl )

{

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;

USART_InitTypeDef USART_InitStruct;

RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE );

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//Tx

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//Rx

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );

USART_InitStruct.USART_BaudRate = btl;

USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx;

USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_Init( USART1, &USART_InitStruct );

USART_Cmd( USART1, ENABLE );

}

//串口重定向，直接利用printf函数输出调试信息

int fputc( int ch, FILE *f )

{

USART_SendData( USART1, ( uint8_t )ch );

while( USART_GetFlagStatus( USART1, USART_FLAG_TXE )!=SET );

return ch;

}

记得包含头文件，勾选Use MicroLIB，以使用printf等函数

二.与上位机交互信息

相比于上面的单向通信，有时候需要从上位机接收信息，然后进行反馈，这个时候就使用到串口的中断了。

上位机向单片机发送字符串，接收后再发送给上位机：

void USART1_Init( uint32_t btl )

{

/* 结构体声明 */

GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;

USART_InitTypeDef USART_InitStruct;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;

/* 打开时钟 */

RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );

RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE );

/* GPIO配置 */

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//Tx

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//Rx

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );

/* 串口配置 */

USART_InitStruct.USART_BaudRate = btl;

USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;//收发模式

USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_Init( USART1, &USART_InitStruct );

/* 中断配置 */

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

USART_ITConfig( USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE );//接收寄存器非空触发中断

/* 使能串口 */

USART_Cmd( USART1, ENABLE );

}

volatile uint8_t n=0;

//接收缓冲区

uint8_t USART1_Rx_Buf[100];

void USART1_IRQHandler( void )

{

if( USART_GetITStatus( USART1, USART_IT_RXNE )==SET )

{

USART1_Rx_Buf[n]=USART_ReceiveData( USART1 );

n++;

}

USART_ClearFlag( USART1, USART_IT_RXNE );

}

每从上位机中接收一字节的数据，都将数据存储在串口的接收缓冲区USART1_Rx_Buf[100]中。

三.作为驱动接口

一些模块的驱动接口就是串口，这个时候就需要单片机从模块中读取指定格式的数据，比如GPS模块，将定位信息从串口发出，单片机解析串口数据，显示在上位机中。

usart3用来与GPS模块通信，从GPS模块接收数据，认为10ms内的数据属于一次数据，所以就需要定时器来控制时间。

usart3：

//串口1中断服务程序

//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误   

u8 USART_RX_BUF[USART_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 USART_RX_STA=0;       //接收状态标记   

void uart_init(u32 bound){

  //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   GPIOA.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);//初始化GPIOA.9

  //USART1_RX   GPIOA.10初始化

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10  

  //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;//串口波特率

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1

  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断

  USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1 

}

void USART1_IRQHandler(void)                //串口1中断服务程序

{

u8 Res;

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); //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; //接收完成了 

}

else //还没收到0X0D

{

if(Res==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   

}  

}

}     

     } 

} 

time7：

extern vu16 USART3_RX_STA;

//定时器7中断服务程序     

void TIM7_IRQHandler(void)

{

if (TIM_GetITStatus(TIM7, TIM_IT_Update) != RESET)//是更新中断

{    

USART3_RX_STA|=1<<15; //标记接收完成

TIM_ClearITPendingBit(TIM7, TIM_IT_Update  );  //清除TIM7更新中断标志    

TIM_Cmd(TIM7, DISABLE);  //关闭TIM7 

}     

}

//通用定时器7中断初始化

//这里时钟选择为APB1的2倍，而APB1为42M

//arr：自动重装值。

//psc：时钟预分频数

//定时器溢出时间计算方法:Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft us.

//Ft=定时器工作频率,单位:Mhz 

//通用定时器中断初始化

//这里始终选择为APB1的2倍，而APB1为36M

//arr：自动重装值。

//psc：时钟预分频数  

void TIM7_Int_Init(u16 arr,u16 psc)

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM7, ENABLE);//TIM7时钟使能    

//定时器TIM7初始化

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式

TIM_TimeBaseInit(TIM7, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

TIM_ITConfig(TIM7,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM7中断,允许更新中断

TIM_Cmd(TIM7,ENABLE);//开启定时器7

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM7_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0 ;//抢占优先级0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //子优先级2

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

}

四.结合DMA接收数据帧

当单片机从串口上接收数据时，一般我们都是接收一个字节数据，进入一次中断，在中断中处理数据或者做标记，这种方法虽然简单，但是对于大量数据的情况，频繁地进入中断处理数据就占有了CPU的宝贵资源。

这个时候我们可以使用DMA来接收数据，DMA接收数据的好处就是省CPU资源，DMA仅仅在初始化的时候占用一下CPU资源，其他操作都是在DMA的控制器来完成的。

使用背景：单片机从USART2中接收传感器传回的数据帧（12字节），传感器每秒上报一次数据，要求单片机可以收到完整数据并且可以对数据进行处理。

程序框架：以往串口接收数据都是判断数据寄存器非空的，一字节一字节地接收，现在使用DMA，使每一次数据寄存器的值都自动传给内存指定地址（也就是指定的数据缓冲区），当串口接收完一帧数据后，会触发空闲中断，这意味着一帧数据的接收完成，我们只需要在数据缓冲区中对数据进行处理即可。

代码：

uint8_t USART2_Rx_Buf[12];

void USART2_Config( void )

{

/* 声明各结构体 */

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

USART_InitTypeDef USART_InitStruct;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;

DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;

/* 打开时钟 */

RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );

RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE );

RCC_AHBPeriphClockCmd( RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE );

/* GPIO配置 */

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;                 //USART2_Tx:PA2

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;                //USART2_Rx:PA3

GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );

/* 串口配置 */

USART_DeInit( USART2 );

USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;                //波特率:9600

USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;

USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_Init( USART2, &USART_InitStruct);

/* 中断配置 */

NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_2 );

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

NVIC_Init( &NVIC_InitStruct );

USART_ITConfig( USART2, USART_IT_IDLE, ENABLE );      //空闲中断

USART_DMACmd( USART2, USART_DMAReq_Rx, ENABLE );   //开启DMA接收

/* 配置DMA传输数据 USART2对应DMA1的通道6 方向：外设到存储器*/

    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = USART2_BASE+0x04;              // 设置DMA源地址：串口数据寄存器地址*/

DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)USART2_Rx_Buf;           // 内存地址(要传输的变量的指针)

DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;                        // 方向：从外设到内存

DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 12;                                    // 传输大小 一帧数据12字节