STM32串口实验

 串口作为MCU的重要外部接口，同时也是软件开发重要的调试手段，其重要性不言而喻。现在基本上所有的MCU都会带有串口，STM32自然也不例外。 

STM32的串口资源相当丰富的，功能也相当强劲。ALIENTEK战舰STM32开发板所使用的STM32F103ZET6最多可提供5路串口，有分数波特率发生器、支持同步单线通信和半双工单线通讯、支持LIN、支持调制解调器操作、智能卡协议和IrDA SIR ENDEC规范、具有DMA等。 

5.3节对串口有过简单的介绍，大家看这个实验的时候记得翻过去看看。接下来我们将主要从库函数操作层面结合寄存器的描述，告诉你如何设置串口，以达到我们最基本的通信功能。本章，我们将实现利用串口1不停的打印信息到电脑上，同时接收从串口发过来的数据，把发送过来的数据直接送回给电脑。战舰STM32开发板板载了1个USB串口和1个RS232串口，我们本章介绍的是通过USB串口和电脑通信。 

在4.4.1章节端口复用功能已经讲解过，对于复用功能的IO，我们首先要使能GPIO时钟，然后使能复用功能时钟，同时要把GPIO模式设置为复用功能对应的模式（这个可以查看手册《STM32中文参考手册V10》P110的表格“8.1.11外设的GPIO配置”）。这些准备工作做完之后，剩下的当然是串口参数的初始化设置，包括波特率，停止位等等参数。在设置完成只能接下来就是使能串口，这很容易理解。同时，如果我们开启了串口的中断，当然要初始化NVIC设置中断优先级别，最后编写中断服务函数。 

串口设置的一般步骤可以总结为如下几个步骤： 1) 串口时钟使能，GPIO时钟使能 2) 串口复位 

3) GPIO端口模式设置 4) 串口参数初始化 

5) 开启中断并且初始化NVIC（如果需要开启中断才需要这个步骤） 6) 使能串口 

7) 编写中断处理函数 

下面，我们就简单介绍下这几个与串口基本配置直接相关的几个固件库函数。这些函数和定义主要分布在stm32f10x_usart.h和stm32f10x_usart.c文件中。 

1.串口时钟使能。串口是挂载在APB2下面的外设，所以使能函数为： RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1)； 

2.串口复位。当外设出现异常的时候可以通过复位设置，实现该外设的复位，然后重新配置这个外设达到让其重新工作的目的。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： 

void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx); 比如我们要复位串口1，方法为：  USART_DeInit(USART1);  //复位串口1 

3.串口参数初始化。串口初始化是通过USART_Init()函数实现的， 

void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)； 这个函数的的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类型的结构体指针，这个结构体指针的成员变量用来设置串口的一些参数。一般的实现格式为： 

USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;                 //一般设置为9600; 

 

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 

从上面的初始化格式可以看出初始化需要设置的参数为：波特率，字长，停止位，奇偶校验位，硬件数据流控制，模式（收，发）。我们可以根据需要设置这些参数。 

4.数据发送与接收。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，当收到收据的时候，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。 

5.串口状态。串口的状态可以通过状态寄存器USART_SR读取。

图9.1.1 USART_SR寄存器各位描述 

这里我们关注一下两个位，第5、6位RXNE和TC。 RXNE（读数据寄存器非空），当该位被置1的时候，就是提示已经有数据被接收到了，并且可以读出来了。这时候我们要做的就是尽快去读取USART_DR，通过读USART_DR可以将该位清零，也可以向该位写0，直接清除。 

TC（发送完成），当该位被置位的时候，表示USART_DR内的数据已经被发送完成了。如果设置了这个位的中断，则会产生中断。该位也有两种清零方式：1）读USART_SR，写USART_DR。2）直接向该位写0。 

 状态寄存器的其他位我们这里就不做过多讲解，大家需要可以查看中文参考手册。 在我们固件库函数里面，读取串口状态的函数是： 

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG)； 这个函数的第二个入口参数非常关键，它是标示我们要查看串口的哪种状态，比如上面讲解的RXNE(读数据寄存器非空)以及TC(发送完成)。例如我们要判断读寄存器是否非空(RXNE)，操作库函数的方法是： 

USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE); 我们要判断发送是否完成(TC)，操作库函数的方法是： 

USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC); 

这些标识号在MDK里面是通过宏定义定义的： 

#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) 

6， 串口使能。串口使能是通过函数USART_Cmd()来实现的，这个很容易理解，使用方法 是：     

USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口                   7，开启串口响应中断。有些时候当我们还需要开启串口中断，那么我们还需要使能串口中断，使能串口中断的函数是： 

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

这个函数的第二个入口参数是标示使能串口的类型，也就是使能哪种中断，因为串口的中断类型有很多种。比如在接收到数据的时候（RXNE读数据寄存器非空），我们要产生中断，那么我们开启中断的方法是： 

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断，接收到数据中断 我们在发送数据结束的时候（TC，发送完成）要产生中断，那么方法是： 

USART_ITConfig(USART1，USART_IT_TC，ENABLE);  8，获取相应中断状态。当我们使能了某个中断的时候，当该中断发生了，就会设置状态寄存器中的某个标志位。经常我们在中断处理函数中，要判断该中断是哪种中断，使用的函数是：  

ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT) 比如我们使能了串口发送完成中断，那么当中断发生了， 我们便可以在中断处理函数中调用这个函数来判断到底是否是串口发送完成中断，方法是： 

USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC) 返回值是SET，说明是串口发送完成中断发生。