STM32学习笔记一一USART

2017/05/21 STM32

1.串口的基本概念

通用同步异步收发器(USART)提供了一种灵活的方法与使用工业标准NRZ异步串行数据格式的外部设备之间进行全双工数据交换。 USART利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。它支持同步单向通信和半双工单线通信,也支持LIN(局部互连网),智能卡协议和IrDA(红外数据组织)SIR ENDEC规范,以及调制解调器(CTS/RTS)操作。它还允许多处理器通信。使用多缓冲器配置的DMA方式,可以实现高速数据通信。

2.串口通信连接

接口通过三个引脚与其他设备连接在一起。任何USART双向通信至少需要两个脚:接收数据输入(RX)和发送数据输出(TX)。 RX:接收数据串行输。通过过采样技术来区别数据和噪音,从而恢复数据。 TX:发送数据输出。当发送器被禁止时,输出引脚恢复到它的I/O端口配置。当发送器被激活,并且不发送数据时, TX引脚处于高电平。在单线和智能卡模式里,此I/O口被同时用于数据的发送和接收。

3.串口设置的一般步骤

对于复用功能的 IO,我们首先要使能 GPIO 时钟,然后使能复用功能时钟,同时要把 GPIO 模式设置为复用功能对应的模式,串口参数的初始化设置,包括波特率,停止位等等参数。在设置完成后就是使能串口。同时,如果开启了串口的中断,当然要初始化 NVIC 设置中断优先级别,最后编写中断服务函数。

  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

  与串口基本配置直接相关定义主要分布在 stm32f10x_usart.h 和 stm32f10x_usart.c 文件中。

4.主要库函数功能介绍

函数名 功能概要 解释
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1) 串口时钟使能 串口挂载在 APB2 下
USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx) 串口复位 当外设出现异常时,通过复位设置,使其重新工作
USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct) 串口参数初始化 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
USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data) 数据发送 向串口寄存器 USART_DR 写入一个数据
USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx) 数据接收 操作 USART_DR 寄存器读取串口接收到的数据
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG) 读取串口状态  
USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) 判断读寄存器是否非空(RXNE)  
USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) 判断发送是否完成(TC)  
USART_Cmd(USART1, ENABLE) 串口使能  
USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT,FunctionalState NewState) 开启串口响应中断  
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT) 获取相应中断状态 中断发生,会设置状态寄存器中的某个标志位,返回值是SET,说明是串口发送完成中断发生

说明:串口的状态可以通过状态寄存器 USART_SR 读取。寄存器如下:

这里写图片描述

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,写USART_DR。 2)直接向该位写 0。

5.配置全双工的串口 1(参看STM32中文参考手册_V10)

TX(PA9)管脚需要配置为推挽复用输出; RX(PA10)管脚配置为浮空输入或者带上拉输入。

这里写图片描述

6.例程——USART1为例

(1) 初始化:

	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NVIC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 

	}

(2) 中断:

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
}

注:

1) USART_RX_STA是一个接收状态标记。长度16位:

bit15: 接收完成标志 bit14:接收到0x0d bit13~0:接收到的有效字节数目

2) 中断注意事项:

中断发生后必须清除中断位,否则会出现死循环不断发生这个中断。然后需要对中断类型进行判断再执行代码。

使用EXTI的I/O中断,在完成RCC与GPIO硬件设置之后需要做三件事:初始化EXTI、NVIC开中断、编写中断执行代码

3)修改 printf 指向的串口

//修改此函数即可
int fputc(int ch, FILE *f)
{      
	while((USART2->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕   
    USART2->DR = (u8) ch;      
	return ch;
}

参考:

1.STM32学习笔记——USART串口

2.STM32串口USART1的使用方法和程序

3. STM32串口设定流程总结

4.STM32的串口通信

5.原子库函数指导手册

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