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（二）STM32串口总结（库函数版）

2023-05-16

一.STM32F103有两个串口

        图中 TXD/RXD 是相对 CH340G 来说的，也就是 USB 串口的发送和接收引脚。而 USART1_RX 和 USART1_TX 则是相对于 STM32F103ZET6 来说的。也就是说2和4内部连接的是RS232的USB口。
        意思很简单，就是说你要用USB串口将程序烧写到STM32中或者是要通过USB串口将电脑和STM32串口通信的时候，就需要用跳线帽将1、2和3、4短接。如果你想要其他外设和STM32串口通信的时候，就是拔掉1、2和3、4上面的跳线帽，将外设的TX和PA10连接，RX和PA9连接。

        外面的USB串口的CH340的接收发送内部连接的是单片机的2、4，所以用到USB的时候，就需要插上跳线帽了。

        图中，USART2_RX 和 USART2_TX 分别连接在 STM32F103ZET6 的 PA3 和 PA2 上面，
RS485_TX 和 RS485_RX 则分别连接在 SP3485 的 RO 和 DI 引脚。当我们用 2 个跳线帽短接 P5
的 1 和 3 、 2 和 4 ，即可实现 RS485 接口连接在 STM32 的串口 2 上面，完成 RS485 通信。当拔
了这两个跳线帽的时候，该接口可以实现 2 个功能： 1 ，作为 PA2 和 PA3 的引出 IO 口； 2 ，开
发板的 RS485 部分，作为 RS485 转 TTL 模块使用。
        具体意思就是：插上跳线帽，进行的是RS485通信。
RS485通信原理图及程序实例详解_wise18146705004的博客-CSDN博客_rs485通信原理
拔掉跳线帽，RS485 转 TTL 模块使用，PA2和PA3作为单独的串口使用。

二.串口的使用

1.使用串口的基本步骤

void uart_init(u32 bound){
  //GPIO端口设置
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//使能USART1，GPIOA时钟
  
	//USART1_TX   GPIOA.9
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //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
   
  //USART1_RX	  GPIOA.10初始化
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10  

  //Usart1 NVIC 配置
  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);	//根据指定的参数初始化VIC寄存器
  
   //USART 初始化设置

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
	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1
  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1 
}

对以上代码的解释：

（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：

 对应代码段

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  
 //使能USART1，GPIOA时钟

 可以看到一个挂载在 APB2 下，一个挂在在APB1下。

（2）串口复位

 

代码段：

USART_Init(USART2, &USART_InitStructure); //初始化串口1

 （3）串口参数初始化

串口初始化是通过 USART_Init() 函数实现的

 参数1，就是说你要使用第几个串口，参数二是一个结构体指针，在使用之前我们要对他进行初始化。

//USART 初始化设置
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
	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

这里就波特率和收发模式需要自己设定一下，其他基本固定。

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）数据的发送与接收

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
到数据的时候，也是存在该寄存器内。

（5）串口状态

串口的状态可以通过状态寄存器 USART_SR 读取。

 

（6）串口使能

串口使能是通过函数 USART_Cmd() 来实现的：

（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：

（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：

 三、关于串口初始化代码的解释

void uart_init(u32 bound)；//传入一个unsigned int 型的值，代表波特率，如： uart_init(9600)；

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

三个结构体，用于初始化相应寄存器。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);    //使能USART1，GPIOA时钟

//USART1_TX   GPIOA.9   IO口管脚结构体初始化
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //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

//初始化PA10，只需要改变9用到的结构体的相应变化位就可以了

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10  

 //Usart1 NVIC 配置
  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);    //根据指定的参数初始化VIC寄存器

//USART 初始化设置

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
    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1
  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1 

四、中断部分代码

void USART1_IRQHandler(void)                	//串口1中断服务程序
	{
	u8 Res;	
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 		//如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真，则需要支持OS.
	OSIntEnter();    
#endif
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
		{
		Res =USART_ReceiveData(USART1);	//读取接收到的数据
		
		if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
			{
			if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
				{
				if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
				else USART_RX_STA|=0x8000;	//接收完成了 
				}
			else //还没收到0X0D
				{	
				if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
				else
					{
					USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
					USART_RX_STA++;
					if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收	  
					}		 
				}
			}   		 
     } 
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 	//如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真，则需要支持OS.
	OSIntExit();  											 
#endif
} 
#endif

五、printf()函数 

//加入以下代码,支持printf函数,而不需要选择use MicroLIB	  
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)             
//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE 
{ 
	int handle; 

}; 

FILE __stdout;       
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式    
void _sys_exit(int x) 
{ 
	x = x; 
} 
//重定义fputc函数 
int fputc(int ch, FILE *f)
{      
	while((USART1->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕   
    USART1->DR = (u8) ch;      
	return ch;
}
#endif

这样使用printf函数的时候，就自动调用fputs函数了。要换别的串口修改一下

六、总结

串口初始化部分：

（1）定义三个结构体GPIO_InitTypeDef、USART_InitTypeDef、NVIC_InitTypeDef

（2）使能时钟，用到的是USART1，GPIOA时钟，这里他们的时钟的定义在stm32f10x_rcc.h文件中有定义。RCC_APB2Periph_USART1和RCC_APB2Periph_GPIOA

（3）初始化三个结构体，结构体成员也能找到.顺带初始化相应管脚和寄存器

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10  

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);    //根据指定的参数初始化VIC寄存器

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1

（4）开启串口中断，开启串口

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1 

串口中断：

（1）获取串口的状态

if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)

参数1：串口号        参数2：串口的哪种状态  

USART_IT_RXNE：判断读寄存器是否非空(RXNE)

USART_IT_TC：判断发送是否完成(TC)

返回值：FlagStatus类型

 （2）读取接收到的数据

Res =USART_ReceiveData(USART1);    //读取接收到的数据

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