USART串口通信实验

整理自：正点原子PPT

目录

• 串口简介
• 串口通信基本原理
  • 常用串口相关寄存器
  • 串口操作相关函数
  • 硬件连接
  • 串口配置一般步骤
• 例程参考
  • 升级版

串口简介

详情见STM32F4开发指南

串口通信基本原理

常用串口相关寄存器

1、USART_SR状态寄存器

2、USART_DR数据寄存器

3、USART_BRR波特率寄存器

串口操作相关函数

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(比如接收中断，下面的例子中的⭐)

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

硬件连接

PA9,PA10（串口1）连接到了USB串口电路。（正点原子探索者）

串口配置一般步骤

1、时钟使能

一般包括GPIO时钟使能，和串口时钟使能。

RCC_APBxPeriphClockCmd();
RCC_AHB1PeriphClockCmd();

2、引脚复用映射

GPIO_PinAFConfig();

eg:

GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);//串口通信一般需要用两个GPIO管脚
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);

3、GPIO参数初始化GPIO_Init()

模式设置成GPIO_Mode_AF（管脚复用模式）

4、串口参数初始化USART_Init()

其中也要配置相关结构体，详情见下面代码中的说明。

5、中断相关设置（如果需要开启中断再执行这个步骤，否则不用）

USART_ITConfig();//配置中断触发方式（比如说下面代码中的接收触发USART_IT_RXNE）
NVIC_Init();//相关介绍见前面的blog
//记得NVIC要设置分组啊！！！

同样也要编写响应的中断服务函数

6、使能串口

USART_Cmd();

eg:

USART_Cmd(USART1 ,ENABLE);//使能串口1

7、串口数据收发

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

eg:

if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)){
	res=USART_ReceiveData(USART1);
	USART_SendData(USART1,res);
}

8、串口状态获取

FlagStatus USART_GetFlagStatus();
void USART_ClearITPendingBit();

eg:

见上一个例子。

例程参考

#include "stm32f4xx.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"

//ALIENTEK 探索者STM32F407开发板 实验0
//STM32F4工程模板-库函数版本
//技术支持：www.openedv.com
//淘宝店铺：http://eboard.taobao.com
//广州市星翼电子科技有限公司  
//作者：正点原子 @ALIENTEK


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);
	
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);//引脚复用
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);

	  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  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);
	
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  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);
	
	USART_InitStructure.USART_BaudRate=115200;
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
	USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;
	USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
	USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
	
	USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
	USART_Cmd(USART1 ,ENABLE);
  
	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);
	
	
}

void USART1_IRQHandler(void)
{
	u8 res;
	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);
}

/*
手册中讲解到步骤15的时候的main.c源码如下：


#include "stm32f4xx.h"

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//作者：正点原子 @ALIENTEK
  
void Delay(__IO uint32_t nCount);

void Delay(__IO uint32_t nCount)
{
  while(nCount--){}
}

int main(void)
{

  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
  GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);

  while(1){
		GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10);
		Delay(0x7FFFFF);
		GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10);
		Delay(0x7FFFFF);
	
	}
}


*/

升级版

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"


//ALIENTEK 探索者STM32F407开发板 实验4
//串口通信实验 -库函数版本
//技术支持：www.openedv.com
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//广州市星翼电子科技有限公司  
//作者：正点原子 @ALIENTEK


int main(void)
{ 
 
	u8 t;
	u8 len;	
	u16 times=0;  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);		//延时初始化 
	uart_init(115200);	//串口初始化波特率为115200
	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("
您发送的消息为:
");
			for(t=0;t<len;t++)
			{
				USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]);         //向串口1发送数据
				while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束
			}
			printf("

");//插入换行
			USART_RX_STA=0;
		}else
		{
			times++;
			if(times%5000==0)
			{
				printf("
ALIENTEK 探索者STM32F407开发板 串口实验
");
				printf("正点原子@ALIENTEK


");
			}
			if(times%200==0)printf("请输入数据,以回车键结束
");  
			if(times%30==0)LED0=!LED0;//闪烁LED,提示系统正在运行.
			delay_ms(10);   
		}
	}
}

ustar.c

#include "sys.h"
#include "usart.h"	
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 	 
//如果使用ucos,则包括下面的头文件即可.
#if SYSTEM_SUPPORT_OS
#include "includes.h"					//ucos 使用	  
#endif
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////	 
//本程序只供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途
//ALIENTEK STM32F4探索者开发板
//串口1初始化		   
//正点原子@ALIENTEK
//技术论坛:www.openedv.com
//修改日期:2014/6/10
//版本：V1.5
//版权所有，盗版必究。
//Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2009-2019
//All rights reserved
//********************************************************************************
//V1.3修改说明 
//支持适应不同频率下的串口波特率设置.
//加入了对printf的支持
//增加了串口接收命令功能.
//修正了printf第一个字符丢失的bug
//V1.4修改说明
//1,修改串口初始化IO的bug
//2,修改了USART_RX_STA,使得串口最大接收字节数为2的14次方
//3,增加了USART_REC_LEN,用于定义串口最大允许接收的字节数(不大于2的14次方)
//4,修改了EN_USART1_RX的使能方式
//V1.5修改说明
//1,增加了对UCOSII的支持
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 	  
 

//////////////////////////////////////////////////////////////////
//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
 
#if EN_USART1_RX   //如果使能了接收
//串口1中断服务程序
//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误   	
u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收状态
//bit15，	接收完成标志
//bit14，	接收到0x0d
//bit13~0，	接收到的有效字节数目
u16 USART_RX_STA=0;       //接收状态标记	

//初始化IO 串口1 
//bound:波特率
void uart_init(u32 bound){
	//GPIO端口设置
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //使能GPIOA时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//使能USART1时钟

	//串口1对应引脚复用映射
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1); //GPIOA9复用为USART1
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1); //GPIOA10复用为USART1

	//USART1端口配置
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; //GPIOA9与GPIOA10
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;	//速度50MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA9，PA10

	//USART1 初始化设置
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率设置
	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_Cmd(USART1, ENABLE);  //使能串口1 

	//USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);

#if EN_USART1_RX	//如果定义了接收中断
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启相关中断

	//Usart1 NVIC 配置
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//串口1中断通道
	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、

#endif
	
}


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);//(USART1->DR);	//读取接收到的数据
		
		if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成(这是定义的一个变量不是什么寄存器！)
		{
			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