初学STM32之串口通信

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一、背景知识

1. 处理器与外部通信的两种方式

1. 并行通信：数据各个位同时传输
   优点速度快；缺点占用引脚资源多
2. 串行通信：数据按位顺序传输
   优点占用引脚资源少；缺点速度慢

2.串行通信的三种传输方式

1. 单工
2. 半双工
3. 全双工

3.串行通信的通信方式

1. 同步通信（带时钟同步信号传输）
   IIC、SPI通信接口
2. 异步通信（不带）
   通用异步收发器，单总线

二、串口通信基础

1.STM32的串口通信接口

UART：通用异步接收器
USART：通用同步异步接收器

2.UART异步通信引脚连接方法

RXD：数据输入引脚；数据接收
TXD：数据发送引脚；数据发送
RXD-TXD TXD-RXD

3.UART异步通信方式特点

1. 全双工异步通信。
2. 分数波特率发生器系统，提供精确的波特率。-发送和接受共用的可编程波特率，最高可达4.5Mbits/s
3. 可编程的数据字长度（8位或者9位）；
4. 可配置的停止位（支持1或者2位停止位）；
5. 可配置的使用DMA多缓冲器通信。
6. 单独的发送器和接收器使能位。
7. 检测标志：① 接受缓冲器 ②发送缓冲器空 ③传输结束标志
8. 多个带标志的中断源。触发中断。
9. 其他：校验控制，四个错误检测标志。

4.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

示例：

三、串口通信常用寄存器及相关库函数

1.相关寄存器

USART_SR(状态寄存器)
USART_DR（数据寄存器）
USART_BRR（波特率寄存器）
USART_CR1（控制寄存器1）

其中状态寄存器在使用中经常用到位6（TC）以及位5（RXNE）
具体功能如图所示：

数据寄存器主要使用后8位
具体功能如图所示：

波特率寄存器则要注意有整数部分与小数部分

2.常用相关库函数

void USART_Init(); //串口初始化：波特率，数据字长，奇偶校验，硬件流控以及收发使能
void USART_Cmd();//使能串口
void USART_ITConfig();//使能相关中断

void USART_SendData();//发送数据到串口，DR
uint16_t USART_ReceiveData();//接受数据，从DR读取接受到的数据

FlagStatus USART_GetFlagStatus();//获取状态标志位
void USART_ClearFlag();//清除状态标志位
ITStatus USART_GetITStatus();//获取中断状态标志位
void USART_ClearITPendingBit();//清除中断状态标志位

3.波特率计算公式

四、串口配置一般步骤

1.串口时钟使能，GPIO时钟使能

代码如下：

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);

在调用函数配置具体参数时，只需要阅读官方库函数的具体内容写出具体参数即可。

2.串口复位

运用USART_DeInit()；这一步并不是必须的，所以可以不写。

3.GPIO端口模式设置

代码如下：

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

在端口模式设置时主要是记住需要调用哪些函数，而具体的参数设置则可以通过查阅数据手册进行设置。
例如，在模式设置时，数据手册已经说明的要配置成哪种模式。

4.串口参数初始化

	USART_InitTypeDef USART_InitStruct;

	USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200;
	USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
	USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	
	USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);

5.使能串口

USART_Cmd(USART1,ENABLE);//使能串口

6.开启中断并且初始化NVIC

在开启中断前首先要在主函数中配置STM32 的中断分组
代码如下：

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

然后再串口配置的子函数中配置中断优先级并且初始化NVIC
代码如下：

	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;

	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//开启接收中断
	
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//选择中断通道，在stm32f10x.h中定义
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能中断通道
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;;//设置抢占优先级(0—3)
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//设置子优先级
	
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

7.编写中断处理函数

新建一个子函数编写中断处理函数，其中中断处理函数的名称已经在startup_stm32f10x_hd.s中定义，只需要在该文件中找到USART1所对应的中断处理函数的名称即可。

代码如下（示例）：

void USART1_IRQHandler(void)
{
	u8 dat;
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE))//获取中断状态标志位
	{
		dat = USART_ReceiveData(USART1);//接受数据，从DR读取接受到的数据
		USART_SendData(USART1,dat);//发送数据到串口，DR
	}
}

8.串口数据收发

已在中断处理函数中进行

9. 串口传输状态获取

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

总结

总体来说因为初学STM32函数调用还是不熟练，但是已经掌握一些技巧，并且逐渐可以自行查阅数据手册编写代码。
学海无涯，孰能生巧，希望通过不断练习可以掌握STM32。