本章将实现如下功能：STM32 通过串口和上位机的对话，STM32 在收到上位机发过来的字符串后，原原本本的返回给上位机。本章分为如下几个小节：
1 STM32串口简介
2 硬件设计
3 软件设计
一、 STM32 串口简介
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 MiniSTM32 开发板所使用 的 STM32F103RCT6 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。
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。miniSTM32 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。
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);//串口复位 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; //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 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);
5.串口状态。串口的状态可以通过状态寄存器 USART_SR 读取。USART_SR 的各位描述如下图所示。
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，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。
二 、 硬件设计
本实验需要用到的硬件资源有：
1） 指示灯DS0
2） 串口1
串口1之前还没有介绍过，本实验用到的串口1与USB串口并没有在PCB上连接在一起，需要通过跳线帽来连接一下。这里我们把P4的RXD和TXD用跳线帽与PA9和PA10连接起来。如图8.2.1所示：
三、软件设计
打开串口实验工程，然后在SYSTEM组下双击usart.c，我们就可以看到该文件里面的代码，先介绍uart_init函数，该函数代码如下：
：
//初始化IO 串口1
//bound:波特率
void uart_init(u32 bound)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//①串口时钟使能，GPIO时钟使能，复用时钟使能
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|
RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能USART1,GPIOA时钟
//②串口复位
USART_DeInit(USART1); //复位串口1
//③GPIO端口模式设置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //ISART1_TX 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
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //USART1_RX PA.10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化GPIOA.10
//④串口参数初始化
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; //波特率设置
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长为8位
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
#if EN_USART1_RX //如果使能了接收
//⑤初始化NVIC
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); //中断优先级初始化
//⑤开启中断
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //开启中断
#endif
//⑥使能串口
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口
}
从该代码可以看出，其初始化串口的过程，和我们前面介绍的一致。我们用标号①~⑥标示了顺序：
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 初始化NVIC并且开启中断
⑥ 使能串口
在test.c里面编写如下代码：
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
int main(void)
{
u8 t;
u8 len;
u16 times=0;
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置中断分组
uart_init(9600); //串口初始化为 9600
LED_Init(); //初始化与 LED连接的硬件接口
while(1)
{ if(USART_RX_STA&0x8000)
{ len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
printf("\r\n您发送的消息为:\r\n");
for(t=0;t<len;t++)
{ USART1->DR=USART_RX_BUF[t];
while((USART1->SR&0X40)==0);//等待发送结束
}
printf("\r\n\r\n");//插入换行
USART_RX_STA=0;
}
else
{
times++;
if(times%5000==0)
{ printf("\r\nALIENTEK MiniSTM32开发板 串口实验\r\n");
printf("正点原子@ALIENTEK\r\n\r\n\r\n");
}
if(times%200==0)printf("请输入数据,以回车键结束\r\n");
if(times%30==0)LED0=!LED0;//闪烁 LED,提示系统正在运行. delay_ms(10);
}
}
} 这段代码比较简单，首先我们看看NVIC_PriorityGroupConfig ()函数，该函数是设置中断分组号为2，也就是2位抢占优先级和2位子优先级。
现在重点看下以下两句：
USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]); //向串口 1发送数据 while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET); 第一句，其实就是发送一个字节到串口。第二句呢，就是我们在我们发送一个数据到串口之后，要检测这个数据是否已经被发送完成了。USART_FLAG_TC是宏定义的数据发送完成标识符。
其他的代码比较简单，我们执行编译之后看看有没有错误，没有错误就可以开始仿真与调试了。整个工程的编译结果如下图所示：
可以看到，编译没有任何错误和警告，下面我们可以开始下载验证了。