【STM32学习笔记6.2】USART实践

前言

本系列文章统一围绕STM32F103C8T6最小系统开发板进行记录，如涉及其他开发板将会特别说明。

USART配置思路

打开时钟
- USART1对应的RCC时钟APB2
- USART1设计TX、RX引脚所对应时钟
- AFIO：USART为默认复用，不需要再打开
配置TX与RX引脚模式
- RX：浮空输入模式
- TX：复用推挽输出模式，50MHz
串口参数配置
- 波特率：9600
- 可编程数据字长度：8位
- 可配置的停止位：1位
- 校验位：无校验位
- 硬件流控：无硬件流控
USART初始化
串口使能
配置USART中断源+NVIC

USART管脚选择

默认不进行重映向时，USART1的发送和接收管脚为PA9、PA10。

USART1管脚

如果需要重映向，则应在复用重映射和调试I/O配置寄存器（AFIO）中使能USART1_REMAP，并开启AFIO时钟。

USART1重映向

USART标志位

TC：发送完成标志
RXNE：读数据寄存器非空，当该位为1时表示接收到数据

FlagStatus和ITStatus的区别：

FlagStatus：中断标志位状态，在没有使能中断时使用。
ITStatus：除了获取中断标志位状态，还会判断是否发生了中断。

接线

usart接线.png

电平转换：stm32中的USART属于TTL电平，因此不能直接连接到电脑的USB口，而是需要通过模块对相应电平进行转换。

USB转TTL模块与PC直接连接供电，不需要通过stm32供电，只需连接tx、rx即可。

代码：串口收发

串口发送原理

当发送完成时，USART_FLAG_TC将会置为1。

串口接收原理

轮询式接收：当接收到数据时，USART_FLAG_RXNE将会置为1.
中断式接收：当接收到数据时，USART_IT_RXNE将会置为1.

代码

tx/rx管脚IO初始化

static void _usart_gpio_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef tx, rx;
    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    // tx：复用推挽输出
    tx.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    tx.GPIO_Pin = USART_TX_GPIO_PIN;
    tx.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    // rx：浮空输入
    rx.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    rx.GPIO_Pin = USART_RX_GPIO_PIN;

    GPIO_Init(USART_TX_GPIO_PORT, &tx);
    GPIO_Init(USART_RX_GPIO_PORT, &rx);
    
}

NVIC初始化

static void _usart_nvic_init(void)
{
    NVIC_InitTypeDef usart;
    // 设置NVIC中断优先组
    NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PriorityGroup_2);
    // NVIC参数配置
    usart.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    usart.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    usart.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    usart.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    // 初始化按键NVIC
    NVIC_Init(&usart);
}

USART初始化

void bsp_usart_init(INT_STATE_T state)
{
    USART_InitTypeDef usart;
    // 开启USART1时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    usart.USART_BaudRate = 9600;
    usart.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    usart.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    usart.USART_Parity = USART_Parity_No;
    usart.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    usart.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    // 初始化USART1
    USART_Init(USART1, &usart);
    // 使能USART1
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
    // 初始化USART1的GPIO
    _usart_gpio_init();
    if (state == INTERRUPT) {
        // 配置USART1 NVIC
        _usart_nvic_init();
        // 配置USART1中断源为溢出中断
        USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
    } 
}

串口发送

void usart1_send_data(void *data, u32 len)
{
    u32 i = 0;
    while (i != len) {
        USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);
        USART_SendData(USART1, *((char *)data + i));
        while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);
        i++;
    }
}

串口接收（轮询式回显）

u32 usart1_recv_data(void *data, u32 len)
{
    u8 *recv_data = data;
    u32 i = 0, j = 0;
    while (i != len) {
        if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == SET) {
            recv_data[j++] =  (u8)USART_ReceiveData(USART1);
        }
        i++;
    }
    return j;
}

// 轮询式串口回显
int main()
{
    u8 recv_buff[10] = {0};
    u32 recv_len = 0;
    bsp_usart_init(MODE);
    printf("sys init\r\n");
    usart1_send_data("hello\r\n", 7);

    while (1) {
        memset(recv_buff, 0, sizeof(recv_buff));
        if ((recv_len = usart1_recv_data(recv_buff, 10)) != 0) {
            usart1_send_data(recv_buff, recv_len);
            //printf("%s\r\n", recv_buff);
        }
    }
    return 0;
}

串口中断处理函数（串口中断回显）

void USART1_IRQHandler(void)
{
    // 中断式串口回显
    if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) {
        // 清除RXNE中断标志位
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
        // 串口回显
        USART_SendData(USART1, USART_ReceiveData(USART1));
    }
}

printf输出重定向

如果需要进行格式化输出，则需要将fputc里面的输出指向串口，并在IDE设置中勾选Use MicroLib一项，这一过程称为重定向。

int fputc(int ch, FILE *stream) 
{
    // 每次发送数据前，确保TC位被清空，防止接收不到第一位字符
    USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);
    USART_SendData(USART1, (u8)ch);
    while (!USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC));
    return ch;
}

Use MicroLib.jpg