5# 关于 STM32 中 USART 库文件

1. 前言

  USART是通用(U)同步(S)异步(A)收(R)发(T)器。
  STM32F103VGT6上有3个USART和2个UART。
  同步与异步的区别是：
  通信时是否需要对外提供时钟输出。
官方的usart头文件为：
stm32f10x_usart.h

2. 关于结构体

  USART有2个结构体：
与USART运行相关：
USART_InitTypeDef
成员有：
  // 波特率
  USART_BaudRate
  // 字长
  USART_WordLength
  // 停止位
  USART_StopBits
  // 校验位
  USART_Parity
  // USART模式
  USART_Mode
  // 硬件流控制
  USART_HardwareFlowControl
与该成员相关的宏定义有：
  USART_WordLength
    USART_WordLength_8b
    USART_WordLength_9b
  USART_Stop_Bits
    USART_StopBits_1
    USART_StopBits_0_5
    USART_StopBits_2
    USART_StopBits_1_5
  USART_Parity
    USART_Parity_No
    USART_Parity_Even
    USART_Parity_Odd
  USART_Mode
    USART_Mode_Rx
    USART_Mode_Tx
  USART_Hardware_Flow_Control
    USART_HardwareFlowControl_None
    USART_HardwareFlowControl_RTS
    USART_HardwareFlowControl_CTS
    USART_HardwareFlowControl_RTS_CTS

另一个结构体与同步通信相关。
USART_ClockInitTypeDef
成员有：
  USART_Clock // 时钟使能控制
  USART_CPOL // 时钟极性控制
  USART_CPHA // 时钟相位控制
  USART_LastBit // 最尾位时钟脉冲控制
该类成员相关的宏定义
  USART_Clock
    USART_Clock_Disable
    USART_Clock_Enable
  USART_CPOL
    USART_CPOL_Low
    USART_CPOL_High
  USART_CPHA
    USART_CPHA_1Edge
    USART_CPHA_2Edge
  USART_LastBit
    USART_LastBit_Disable
    USART_LastBit_Enable

3. 关于函数方法

// 使用输入的配置信息USART_InitStruct对于USARTx，进行初始化
USART_Init(USART_TypeDef* USARTx,USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
// 使能串口接收中断
USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx,uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);
// 使能串口USARTx，NewState=>(ENABLE/DISABLE)
USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
// 在 USARTx 中发送数据Data
USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
// 确认串口USARTx的一些标志位是 set状态还是reset状态
USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
  USART_FLAG有：
    USART_FLAG_CTS
    USART_FLAG_LBD
    USART_FLAG_TXE 数据发送寄存器是否为空
    USART_FLAG_TC 数据发送完成标志
    USART_FLAG_RXNE 数据接收寄存器是否不为空
    USART_FLAG_IDLE
    USART_FLAG_ORE
    USART_FLAG_NE
    USART_FLAG_FE
    USART_FLAG_PE
// 类似USART_GetFlagStatus，但是专门用来判断中断时间的状态
USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
  USART_IT有：
    USART_IT_CTS
    USART_IT_LBD
    USART_IT_TXE
    USART_IT_TC
    USART_IT_RXNE 数据接收寄存器是否不为空
    USART_IT_IDLE
    USART_IT_ORE_RX
    USART_IT_ORE_ER
    USART_IT_NE
    USART_IT_FE
    USART_IT_PE
// 获取USARTx接收到的数据
USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

4. 可用模板

  1. 初始化USART1
    USART_Config代码
void USART_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    // TODO0:初始化时钟
    // 0.1打开串口GPIO的时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    // 0.2打开串口外设的时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    // TODO1:初始化GPIO
    // TODO1.1:将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    // TODO1.2:将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    // TODO2: 初始化USART
    // 配置串口的工作参数
    // 配置波特率
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
    // 配置 针数据字长
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    // 配置停止位
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    // 配置校验位
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
    // 配置硬件流控制
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    // 配置工作模式，收发一起
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    // 完成串口的初始化配置
    USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);
    
    // TODO3:初始化NVIC
    // 串口中断优先级配置
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    /* 嵌套向量中断控制器组选择 */
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    /* 配置USART为中断源 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;
    /* 抢断优先级*/
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    /* 子优先级 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    /* 使能中断 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    /* 初始化配置NVIC */
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    // 使能串口接收中断
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);  
    // TODO4:使能串口
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);      
}

备注：

  如果想使用printf来打印调试信息，则生成项目时候需要如下勾选：

image.png

  会生成两个文件：
    syscalls.c和tiny_printf.c


image.png

修改 syscalls.c 中的 _write 函数如下：

int _write(int32_t file, uint8_t *ptr, int32_t len)
{
    /* Implement your write code here, this is used by puts and printf for example */
   int DataIdx;
   for (DataIdx = 0; DataIdx < len;DataIdx++)
   {
         __io_putchar(*ptr++);

   }
   /* return len; */
   return len;
}

并在开头加入：

#include "bsp_usart.h"
int __io_putchar(int ch)
{
    /* 发送一个字节数据到串口 */
    USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);
    /* 等待发送完毕 */
    while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
    return (ch);
}

这样就能使用printf了。

5. 样例项目

程序中自己编写“bsp_usart.c”，“bsp_usart.h”，“main.c”这三个文件：
“bsp_usart.c”文件如下：

#include "bsp_usart.h"
void USART1_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    // TODO0:初始化时钟
    // 0.1打开串口GPIO的时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 0.2打开串口外设的时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    // TODO1:初始化GPIO
    // TODO1.1:将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // TODO1.2:将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    // TODO2: 初始化USART
    // 配置串口的工作参数
    // 配置波特率
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
    // 配置 针数据字长
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    // 配置停止位
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    // 配置校验位
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
    // 配置硬件流控制
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    // 配置工作模式，收发一起
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    // 完成串口的初始化配置
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

    // TODO3:初始化NVIC
    // 串口中断优先级配置
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    // 嵌套向量中断控制器组选择
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    // 配置USART为中断源
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    // 抢断优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    // 子优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    // 使能中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    // 初始化配置NVIC
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    // 使能串口接收中断
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
    // TODO4:使能串口
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

void Usart_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch)
{
    /* 发送一个字节数据到USART */
    USART_SendData(pUSARTx,ch);

    /* 等待发送数据寄存器为空 */
    while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

void Usart_SendString( USART_TypeDef * pUSARTx, char *str)
{
    unsigned int k=0;
  do 
  {
      Usart_SendByte( pUSARTx, *(str + k) );
      k++;
  } while(*(str + k)!='\0');
  
  /* 等待发送完成 */
  while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TC)==RESET)
  {}
}

“bsp_usart.h”文件如下：

#ifndef __USART_H
#define __USART_H

#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>
void USART1_Config(void);
void Usart_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch);
void Usart_SendString( USART_TypeDef * pUSARTx, char *str);
#endif

主函数如下：

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"
int main(void)
{
  /*初始化USART 配置模式为 115200 8-N-1，中断接收*/
  USART1_Config();

    /* 发送一个字符串 */
    Usart_SendString( USART1,"hello\n");
    printf("1234\r\n");

  while(1)
    {
        Usart_SendString( USART1,"hello\n");
        printf("1234\r\n");
    }
}

TrueSTUDIO自带串口通信工具：

image.png
image.png
image.png

由此可见 \r\n 才是真正的回车。

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