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STM32CubeMX串口通讯

2023-05-16

串口的简单介绍

RS-232与TTL

根据通讯使用的电平标准不同，串口通讯可分为 TTL 标准及 RS-232 标准。而STM32的串口是TTL电平标准的。如果需要使用到RS-232则需要一个电平转换芯片。

单工通信、半双工通信和全双工通信

讲到串口，我们还需要具备这些基础概念。

单工通讯

（1）单工通讯特点很简单，就是只有一个发送端，一个接收端。从一开始发射端和接收端就已经确立，无法改变，数据传输只能从发送端向接收端发送。

（2）举个生活中的例子，你可以理解为某些霸道的家长，从一开始就已经确定了他是发射端，小孩只能被动接收。只能是家长教育孩子，不能孩子指正家长。

半双工通信

（1）半双工通信的特点就是，双方既可以是发送端又可以是接收端。不过问题在于，每一次数据传输过程中，任何一方只能为一种状态。如果你是接收端，就只能是接收端。如果你是发送端，那么就只能是发送端。

（2）以生活中能够见到的对讲机为例，当A在对讲机中说话的时候。B只能听，不能说话。如果B要说话了，那么需要等待A说话完成之后，B才能说话。

全双工通信

（1）在全双工传输模式下，发送方和接收方之间的通信可以同时进行，我可以是发送端的同时，又是接收端。

（2）以我们打电话为例子。如果A打电话给B，B听到了与A不同的意见的时候，B可以在A说话的同时陈述自己的观点，也就是插嘴。（不礼貌，手动狗头）

（3）STM32的串口就是全双工的，不过一般都是使用半双工的方式收发信息。

串口作用以及需要配置的东西

（1）串口通讯作为最常用的通讯手段之一，作用许多。最常见的就是使用蓝牙模块或者是WIFI模块进行通讯，也可以实现与OpenMV实现通讯。

（2）串口一般都有波特率，数据位，校验位，停止位，流控需要配置。为什么需要配置这些东西呢？因为两个不同的设备进行交流的时候，需要在同一个频道上。就好比，一个只会说中文的人与一个只会说英文的人是无法进行沟通的。

既然两个人要需要共同，那么只要说一种语言就行了，为什么还有这么多配置呢？接下来我一一介绍。 

波特率

（1）串口其实分为两种UART（异步通信）和USART（同步通讯）。这两者的区别是什么呢？

（2）同步通讯你可以理解为你打电话给别人，电话双方都是同时沟通交流的。

（3）而异步通讯，你可以理解为电话留言。我发一段话给你，你不在没关系，有时间的时候听就可以了。我们一般使用异步通讯。

数据位

数据位，决定了通信过程中传输的有效数据位数，数据位通常有5、6、7 、8 bit，根据需要进行相应的配置，一般配置为8bit，因为一个字节就是8bit。

校验位

有时候，我们需要对接收到的数据进行判断是否正确。因为有时候进行数据交互过程中，可能受到一些外接干扰。一般来说会有4中校验方式。偶校验、奇校验、1校验和0校验。

偶校验：有效数据和校验位中“1”的个数为偶数。比如有效数据：11001010， 此时有效数据“1”的个数为 4 个，所以偶校验位为“0”。如果我们接收到的数据，查看偶校验位为1，表示数据受到干扰。

奇校验：有效数据和校验位中“1”的个数为奇数。比如有效数据：01101001， 此时总共有 4 个“1”，为达到奇校验效果，校验位为“1”。如果我们接收到的数据，查看奇校验位为0，表示数据受到干扰。

1校验：无论什么内容，校验位永远是1。如果受到的数据，校验位是0，表示数据受到干扰。

0校验：无论什么内容，校验位永远是0。如果受到的数据，校验位是1，表示数据受到干扰。

停止位

（1）停止位一般有1，1.5，2。因为不同设备的时钟可能有偏差，就好像即使是双胞胎也有不同一样。

（2）而微小的时钟偏差，会出现微弱的不同步现象。只进行一次数据传输还好，当我们进行多次数据传输之后，这个不同步会逐渐放大，最后导致数据传输有问题。所以停止位还提供了一次校正时钟同步的机会。

（3）这个过程就好像是一条笔直的路线，汽车一直往前开。假如司机不小心动了一点点方向盘，只走几十米可能看不出来偏差。但是假如再走个几百米，就能够看到明显偏移了路线。所以司机需要不断修正方向盘保持直行。

流控

（1）这个对于很多刚入门的人不会关注，都是直接设置无流控的，我也没用过。还是简单介绍一下。

（2）因为两个不同的设备对数据的处理速度不同，可能导致丢失数据的情况。比如A向B发送数据，A的处理速度极快，不断给B发送数据。但是B处理速度可能慢一点，会接收不过来，导致数据丢失。

（3）举个例子。就像我们上模电课，老师思路敏捷，滔滔不绝。但是我们对这些知识的处理速度可能会慢一点。这样就会导致，做作业的时候，很奇怪，这个东西讲过吗？

（4）流控又分为硬件流控与软件流控。硬件流控就是 RTS （Require ToSend，发送请求）和CTS （Clear ToSend，发送允许）这两个引脚。这个时候串口通讯就不再是只有GND，TX，RX这三个了，将会增加RTS 和CTS 这两个引脚。

（5）一般不用流控。需要更深了解的，自行学习。

最后强调一点！

TX（Transmit ）发送数据，需要与另外一个MCU的RX连接（Receive ）。两边的GND要连接，因为都需要知道对方的基准电压是多少！

STM32CubeMX配置

时钟配置

还是和之前的一样步骤

UART配置

生成文件 


Keil编程

查看 MX_USART1_UART_Init();

我发现我生成的串口文件里面没用进行串口使能，即使我再CubeMX里面设置了。

所以你们要看看__HAL_UART_ENABLE_IT（）这个函数。

 

void MX_USART1_UART_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */

  /* USER CODE END USART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */

  /* USER CODE END USART1_Init 1 */
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 9600;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
 /*使能串口接收断 */
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);  

}

编写中断服务程序

在stm32f1xx_it.c中找到void USART1_IRQHandler(void)。

void USART1_IRQHandler(void)
{
  uint8_t ch=0; 
  
	if(__HAL_UART_GET_FLAG( &UartHandle, UART_FLAG_RXNE ) != RESET)
	{		
    ch=( uint16_t)READ_REG(UartHandle.Instance->DR);
    WRITE_REG(UartHandle.Instance->DR,ch); 
 
	}
}

代码解析

其实也没什么可以说的。就讲解一下中断服务函数部分。

__HAL_UART_GET_FLAG（）

（1）因为串口中断由多种行为引起，比如主控发送数据可以引起，主控接收到数据也可以引起。所以我们需要知道到底是那种行为引起的中断。

（2）一般只要了解接收中断即可，所以我只讲接收中断部分。

	if(__HAL_UART_GET_FLAG( &huart1, UART_FLAG_RXNE ) != RESET)
	{		

	}

（1）huart1就是你在串口初始化的时候STM32CubeMX定义的。你复制后面这个部分写在huart1位置即可。

（2）后面的UART_FLAG_RXNE表示接收中断。

（3）如果是接收中断，__HAL_UART_GET_FLAG（）将会返回SET，如果不是接收中断返回RESET。这个if就是用来判断是否为接收中断，如果是接收中断进入if语句。

READ_REG（）和WRITE_REG（）

这个不是函数，是宏定义。我们鼠标点击READ_REG，然后按F12。即可查看他的定义。

#define WRITE_REG(REG, VAL)   ((REG) = (VAL))

#define READ_REG(REG)         ((REG))

（1）其实这个就是直接寄存器操作，操作DR寄存器。

（2）无论是发送的数据还是接收的数据我们都存放在DR寄存器中，如果是发送数据，那么就让DR寄存器写入数据。如果是接收数据，那么就将DR寄存器的数据存入变量中。

（3）所以READ_REG（）是读取数据，WRITE_REG（）是发送数据。

 

如果要更改发送接收数据的串口怎么办？

/*****usart.c*****/
UART_HandleTypeDef huart1;  //假如这个是串口1的结构体
UART_HandleTypeDef huart2;  //假如这个是串口2的结构体

/***stm32f1xx_it.c***/

void USART1_IRQHandler(void)  //串口1中断函数
{
  uint8_t ch=0; 
  
	if(__HAL_UART_GET_FLAG( &huart1, UART_FLAG_RXNE ) != RESET)
	{		
    ch=( uint16_t)READ_REG(huart1.Instance->DR);
    WRITE_REG(huart1.Instance->DR,ch); 
 
	}
}

void USART2_IRQHandler(void) //串口2中断函数
{
  uint8_t ch=0; 
  
	if(__HAL_UART_GET_FLAG( &huart2, UART_FLAG_RXNE ) != RESET)
	{		
    ch=( uint16_t)READ_REG(huart2.Instance->DR);
    WRITE_REG(huart2.Instance->DR,ch); 
 
	}
}

实验

软件准备

需要一个串口工具。gitee仓库自取

材料准备

 需要一个TTL转串口模块。TX——RX，GND——GND，3.3——3.3。

实验结果

 电脑发送什么，单片机就回什么。

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