串口通信+实例编写

一、通信接口背景知识

1、处理器与外部设备通信的两种方式

  并行通信：

传输原理：数据各个位同时传输

优点：速度快

缺点：占用引脚资源多

（例如：A向B进行传输时一次性可以用8个引脚进行传输，效率高速度快，但是占用引脚多）

  串行通信：

传输原理：数据按位顺序传输

优点：占用引脚资源少

缺点：速度相对较慢

（例如：A向B进行传输时要用8个引脚，但每次只用一个引脚，8个引脚逐个使用，占用引脚少）

2、串行通信

按照数据传送方向，分为：

单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输

半双工：允许数据在两个方向上传输，但是在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信

全双工：允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接受设备都有独立的接受和发送能力

串行通信的通信方式：

同步通信：带时钟同步信号传输。SPI，IIC通信接口

异步通信：不带时钟同步信号。UART（通用异步收发器），单总线

二、STM32串口通信基础

USART：通用同步异步收发器（同步有时钟信号）

UART：通用异步收发器（异步无时钟信号）

UART异步通信方式引脚连接方法

-RXD：数据输入引脚。数据接收

-TXD：数据发送引脚。数据发送

图片总结：通信方式：同步通信一定有同步时钟，异步通信无同步时钟。通信方向：全双工的发送和接收都有独立的引脚。半双工只占用一个通信引脚（可以发送和接收）。

    UART异步通信方式特点：

·全双工异步通信

·支持小数波特率发生器系统，提供精确的波特率。（通信双方事先约定好一种速度即波特率）

·可配置的16倍过采样或8倍过采样，为速度容差与时钟容差的灵活配置提供了可能。（F1与F4UART唯一区别，一般采用16倍过采样）

·可配置的停止位（支持1或者2位停止位）

·可编程的数据字长度（8位或者9位）

·可配置的使用DMA多缓冲器通信

·单独的发送器和接收器使能位

·检测标志：接收缓冲器；发送缓冲器空；传输结束标志；（STM32与外部设备进行通信的时候接收到一个数据后会有相应的标志）

·多个带标志的中断源，触发中断（串行通信可以发送接收数据，接收到一个数据可以触发一个中断）

·其他：校验控制、四个错误检测标志

   STM32串口通信过程

   STM32串口异步通信需要定义的参数

1、起始位

2、数据位（8位或9位）

3、奇偶校验位（第9位）

4、停止位（1、15、2位）

5、波特率设置

 

理解：

1：（事先约定）A与B通信，空前状态是1，而起始位是0（低电位）证明通信已经开始了

2：数据位（八位到九位）

3：例如前八位中有五个1，三个0，而第九位是奇偶校验位（假设偶），则第九位为1，同前八位组成六个1

4：（事先约定）约定1或0，然后停止，进行下一个数据帧

5：通信双方事先约定好波特率

三、实例编写

1、常用的串口相关寄存器：

·USART_SR状态寄存器（用0~9位，每一位是一个状态标志位）

·USART_DR数据寄存器（用0~8位，发送接收数据时使用）

·USART_BRR波特率寄存器（用0~3位：USARTDIV的小数部分、4~15位：USARTDIV的整数部分）

库函数调用：

状态寄存器调用函数：

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx,uint16_t USART_FLAG);

数据寄存器调用函数：

void USART_SendData(USART_TypeDef*USARTx,uint16_t Data);

uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef*USARTx);

波特率寄存器调用函数：

void USART_Init(USART_TypeDef*USARTx,USART_InitTypeDef*USART_InitStruct);

【波特率的计算方法：fPCLKx(x=1,2)/(USARTDIV*16)  OVER8=0】

fPCLKx是给串口时钟（PCLK1用于USART2~5，PCLK2用于USART1和USART6）

一般注重求USARTDIV的值，易知波特率、PCLKx时钟。

常见USARTDIV的结果是小数，将USARTDIV转化位波特率寄存器时，整数部分写入4~15位，小数*16写入0~3位

2、串口配置一般步骤

串口时钟使能：RCC_APBxPeriphClockCmd();

GPIO时钟使能：RCC_AHB1PeriphClockCmd();

引脚复用映射：GPIO_PinAFConfig();

GPIO端口模式设置：GPIO_Init();模式设置为GPIO_Mode_AF

串口参数初始化：USART_Init();

开启中断并且初始化NVIC：NVIC_Init();USART_ITConfig();

使能串口：USART_Cmd();

编写中断处理函数：USARTx_IRQHandler();

串口数据收发：void USART_SendData();//发送数据到串口，DR

uin16_t USART_ReceiveData();//接收数据，从DR读取接收到的数据

串口传输状态获取：FlagStatus USART_GetFlagStatus();  void USART_ClearITPendingBit();

3、代码

void My_Usart1_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//使能USART1时钟
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);//GPIOA使能时钟
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);//PA9、PA10映射到串口1
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);
	
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//最重要的是将模式设为复用
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	//串口初始化
	USART_InitStructure.USART_BaudRate=115200;
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;//硬件流控制
	USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
	USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;//奇偶校验
	USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;//停止位
	USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;//字长
	USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);
	//使能中断
	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
//中断服务函数
void USART1_IRQHandler(void)
{
	u8 res;
	//判断中断发生
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)){
	
		res=USART_ReceiveData(USART1);
		
		USART_SendData(USART1,res);
	}
}
int main(void)
{
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	My_Usart1_Init();
	while(1);
}