2021年10月21日 | stm32专题十一：USART（四）USART编程

stm32的串口USART编程要点

先初始化串口所用到的GPIO；

初始化串口，配置pUSART_InitTypeDef结构体；

配置中断NVIC（接收中断，中断优先级）；

使能串口；

编写发送和接收函数；

编写中断服务函数；

接下在看具体的代码实现过程：

USART初始化配置函数，不难但是过程挺多的，容易遗漏，代码如下：

// 串口1 USART1

#define DEBUG_USARTx    USART1

#define DEBUG_USART_CLK    RCC_APB2Periph_USART1

#define DEBUG_USART_APBxClkCmd    RCC_APB2PeriphClockCmd

#define DEBUG_USART_BAUDRATE    115200

// USART GPIO引脚宏定义

#define DEBUG_UASRT_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA

#define DEBUG_UASRT_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd

#define DEBUG_UASRT_TX_GPIO_PORT GPIOA

#define DEBUG_UASRT_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_9

#define DEBUG_UASRT_RX_GPIO_PORT GPIOA

#define DEBUG_UASRT_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10

#define DEBUG_UASRT_IRQn USART1_IRQn

#define DEBUG_UASRT_IRQHandler USART1_IRQHandler

void NVIC_Config(void)

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = DEBUG_UASRT_IRQn;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

}

void USART_config(void)

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

USART_InitTypeDef USART_InitStruct;

// 开启串口的GPIO时钟

DEBUG_UASRT_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_UASRT_GPIO_CLK, ENABLE);

  // USART的TX配置为复用推挽输出

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = DEBUG_UASRT_TX_GPIO_PIN;

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_Init(DEBUG_UASRT_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);

// USART的RX配置为浮空输入（由中文参考手册查询）

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = DEBUG_UASRT_RX_GPIO_PIN;

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(DEBUG_UASRT_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);

// 开启串口时钟

DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);

// 配置串口参数（波特率、8位数据、1位停止位、无校验、发送接收模式、无硬件流控）

USART_InitStruct.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;

USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStruct);

// 设置NVIC

NVIC_Config();

// 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);

}

完成串口初始化配置后，就可以进行串口收发数据的测试

串口发送函数

void USART_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t data)

{

USART_SendData(pUSARTx, data);

// 当发送数据时，发送数据寄存器非空，TXE标志位首先为0

// 然后程序便会等待，直至数据从DR转移到移位寄存器，此时TXE = 1,TC = 0

// 当数据全部从移位寄存器发出后，TC = 1

while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);

}

这里值得注意的是，串口调试助手有一个特点，不管接收到什么数据，显示的都是字符。当我测试发送数据100时，显示的是字符d，如下图所示，这是为什么？关键还是在于ASCII码。

USART_SendByte(DEBUG_USARTx, 100);

这是串口助手打印出来的信息（默认不√HEX显示，这样就是输出的字符，对应ASCII），和我们预期的打印输出100完全不同，接下来分析原因。

如下是ASCII表。可以看到，串口调试助手，将接收到的数据（100）转换成字符d（ASCII值）并显示，所以，我们如果是发送数据0X64，串口助手同样会打印字符d。同理，如果是电脑的串口助手给单片机发数据，比如发1，单片机在解析时，要认为这是字符' 1 '，而不是数值1，这一点要非常注意。

如果我们勾选了hex显示，那么串口助手就会显示接收到的数据（100）对应的十六进制数（64），如下图：

既然串口调试助手默认显示字符，那我们就可以直接打印字符（使用单引号' A '），如下，字符正确显示。

USART_SendByte(DEBUG_USARTx, 'A');

发送16位数据函数

/* 发送两个字节的数据 */

void USART_SendHalfWord(USART_TypeDef* pUSARTx, uint16_t data)

{

uint8_t temp_h, temp_l; // 16位数据的高8位和低8位

temp_h = (data & 0xff00) >> 8;

temp_l = data & 0xff;

USART_SendData(pUSARTx, temp_h);

while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);

USART_SendData(pUSARTx, temp_l);

while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);

}

发送8位数组的函数

等待最后一个8位数据从移位寄存器中发送完毕，然后TC从0变为1（如果是0则一直等待）

之前单个字节其实也应该再加一个TC判断，之所以没加，是为了提高效率

单字节读数据到DR，转移到移位寄存器，然后马上再读数据到DR（不用等到移位完毕再读取数据）

/* 发送8位数据的数组 */

void USART_SendArray(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t *array, uint8_t num)

{

uint8_t i;

// 直接发送num次8位数据

for (i = 0; i < num; i++)

{

USART_SendByte(pUSARTx, array[i]);

}

// 等待最后一个8位数据从移位寄存器中发送完毕，然后TC从0变为1（如果是0则一直等待）

// 之前单个字节其实也应该再加一个TC判断，之所以没加，是为了提高效率

// 单字节读数据到DR，转移到移位寄存器，然后马上再读数据到DR（不用等到移位完毕再读取数据）

while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) == RESET);

}

为了使用printf，我们要重定义fputc和fgetc函数，将文件流向串口，具体如下：

// fputc，是函数。函数功能： 将字符ch写到文件指针fp所指向的文件的当前写指针的位置。

// 函数格式：int fputc (int c, FILE *fp)。fp为文件指针，它的值是执行fopen()打开文件时获得的。

/* 重定向c库函数printf到串口 */

int fputc(int ch, FILE *f)

{

/* 把ch发送到串口 */

USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t)ch);

/* 等待发送完毕 */

while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);

return ch;

}

/* 重定向fgetc库函数到scanf串口 */

int fgetc(FILE *f)

{

/* 等待串口输入数据 */

while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);

return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);

}

附（bsp_usart.c和bsp_usart.h）

/************************************* USART.C *******************************/

#include "bsp_usart.h"

#include

void NVIC_Config(void)

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = DEBUG_UASRT_IRQn;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

}

void USART_config(void)

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

USART_InitTypeDef USART_InitStruct;

// 开启串口的GPIO时钟

DEBUG_UASRT_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_UASRT_GPIO_CLK, ENABLE);

  // USART的TX配置为复用推挽输出

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = DEBUG_UASRT_TX_GPIO_PIN;

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_Init(DEBUG_UASRT_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);

// USART的RX配置为浮空输入（由中文参考手册查询）

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = DEBUG_UASRT_RX_GPIO_PIN;

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(DEBUG_UASRT_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);

// 开启串口时钟

DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);

// 配置串口参数（波特率、8位数据、1位停止位、无校验、发送接收模式、无硬件流控）

USART_InitStruct.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;

USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStruct);

// 设置NVIC

NVIC_Config();

// 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);

}

/* 发送一个字节的数据 */

void USART_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t data)

{

USART_SendData(pUSARTx, data);

// 当发送数据时，发送数据寄存器非空，TXE标志位首先为0

// 然后程序便会等待，直至数据从DR转移到移位寄存器，此时TXE = 1,TC = 0

// 当数据全部从移位寄存器发出后，TC = 1

while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);

}

/* 发送两个字节的数据 */

void USART_SendHalfWord(USART_TypeDef* pUSARTx, uint16_t data)

{

uint8_t temp_h, temp_l; // 16位数据的高8位和低8位

temp_h = (data & 0xff00) >> 8;

temp_l = data & 0xff;

USART_SendData(pUSARTx, temp_h);

while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);

USART_SendData(pUSARTx, temp_l);

while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);

}

/* 发送8位数据的数组 */

void USART_SendArray(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t *array, uint8_t num)

{

uint8_t i;

// 直接发送num次8位数据

for (i = 0; i < num; i++)

{

USART_SendByte(pUSARTx, array[i]);

}

// 等待最后一个8位数据从移位寄存器中发送完毕，然后TC从0变为1（如果是0则一直等待）

// 之前单个字节其实也应该再加一个TC判断，之所以没加，是为了提高效率

// 单字节读数据到DR，转移到移位寄存器，然后马上再读数据到DR（不用等到移位完毕再读取数据）

while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) == RESET);

}

/* 发送字符串 */

void USART_SendString(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t *str)

{

uint8_t i = 0;

do 

{

USART_SendByte(pUSARTx, *(str + i));

i++;

} while (*(str + i) != '');

// 等待最后一个8位数据从移位寄存器中发送完毕，然后TC从0变为1（如果是0则一直等待）

while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) == RESET);

}

// fputc，是函数。函数功能： 将字符ch写到文件指针fp所指向的文件的当前写指针的位置。

// 函数格式：int fputc (int c, FILE *fp)。fp为文件指针，它的值是执行fopen()打开文件时获得的。

/* 重定向c库函数printf到串口 */

int fputc(int ch, FILE *f)

{

/* 把ch发送到串口 */

USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t)ch);

/* 等待发送完毕 */

while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);

return ch;

}

/* 重定向fgetc库函数到scanf串口 */

int fgetc(FILE *f)

{

/* 等待串口输入数据 */

while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);

return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);

}

/********************************** USART.H ***********************************/

#ifndef __BSP_USART_H

#define __BSP_USART_H

#include "stm32f10x.h"

// 串口1 USART1

#define DEBUG_USARTx    USART1

#define DEBUG_USART_BAUDRATE    115200

#define DEBUG_USART_CLK    RCC_APB2Periph_USART1

#define DEBUG_USART_APBxClkCmd    RCC_APB2PeriphClockCmd

// USART GPIO引脚宏定义

#define DEBUG_UASRT_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA

#define DEBUG_UASRT_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd

#define DEBUG_UASRT_TX_GPIO_PORT GPIOA

#define DEBUG_UASRT_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_9

#define DEBUG_UASRT_RX_GPIO_PORT GPIOA

#define DEBUG_UASRT_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10

#define DEBUG_UASRT_IRQn USART1_IRQn

#define DEBUG_UASRT_IRQHandler USART1_IRQHandler

void USART_config(void);

void USART_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t data);

void USART_SendHalfWord(USART_TypeDef* pUSARTx, uint16_t data);

void USART_SendArray(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t *array, uint8_t num);

void USART_SendString(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t *str);

#endif /* __BSP_USART_H */

串口数据回显（接收到数据，然后通过串口原样发送）

void DEBUG_UASRT_IRQHandler(void)

{

uint8_t ucTemp;

  if (USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE) != RESET)

{

ucTemp = USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);

USART_SendData(DEBUG_USARTx, ucTemp);

}

}