本篇博客重点在于标准库函数的理解与使用，搭建一个框架便于快速开发
目录
USART简介
- USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）通用同步/异步收发器
- USART是STM32内部集成的硬件外设，可根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧时序，从TX引脚发送出去，也可自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接为一个字节数据，存放在数据寄存器里
- 自带波特率发生器，最高达4.5Mbits/s
- 可配置数据位长度（8/9）、停止位长度（0.5/1/1.5/2）
- 可选校验位（无校验/奇校验/偶校验）
- 支持同步模式、硬件流控制、DMA、智能卡、IrDA、LIN
USART时钟使能
已知USART1在APB2总线；USART2，USART3，USART4，USART5都在APB1总线（如图）
由RCC时钟树，需要使能USART外设对应的时钟
USART1
USART2，USART3，USART4，USART5
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);//USART1时钟使能引脚模式
GPIO的其它参数的理解可以阅读下方博客，这里不再赘述。
STM32F103C8T6的PA9默认复用功能为USART1的Tx，PA10为USART1的Rx
PA9的IO口：片上外设在这里接USART1的Tx
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//TxPA10的IO口：串口协议空闲时为高电平，故选择上拉输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//RxUSART初始化
串口参数
- 波特率：串口通信的速率，1秒传输多少位
- 起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平
- 数据位：数据帧的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行
- 校验位：用于数据验证，根据数据位计算得来
- 停止位：用于数据帧间隔，固定为高电平
串口数据时序
数据位有8位，无校验位；1位停止位
数据位有9位，最后1位数据位是校验位；1位停止位
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;//设置波特率，接收方与发送方约定
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//不需硬件流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;//发送和接收模式
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无校验位
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//1位停止位
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//数据长度8位
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);USART中断配置
NVIC的其它参数的理解可以阅读下方博客，这里不再赘述。
当USART模块发生中断时，中断信号将被发送到NVIC，并且NVIC将向处理器发出请求处理中断
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//USART1接收缓冲区非空中断使能
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
//使能USART1 全局中断的IRQ通道并配置中断抢占优先级与响应优先级
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
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);USART使能
USART1初始化最后调用即可
USART_Cmd(USART1, ENABLE);数据的接收与发送
数据的发送
串口发送数据函数是将待发的数据放在TDR寄存器，若发送移位寄存器中没有数据，TDR寄存器就会将数据放在发送寄存器中，发送寄存器中的数据一位一位被发送（低位先被发送），此时TDR为空并会有TXE（发送数据寄存器空）标志位，提示可以将下一个数据发在TDR里了。
USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入发送数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成
/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/
数据的接收
串口接收数据一位一位接收（低位先被接收），接收到8位后，硬件将数据放在接收数据寄存器中，接收数据寄存器有数据并会有RNEX（读数据寄存器非空）标志位，提示可以读出数据了。
//USART1的中断服务函数
void USART1_IRQHandler(void)
{
if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)//如果接收到了数据
{
Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1);//取出数据
Serial_RxFlag = 1; //接收完成
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);//清楚接收标志位
}
}Serial.h
#ifndef __SERIAL_H
#define __SERIAL_H
#include <stdio.h>
void Serial_Init(void);
void Serial_SendByte(uint8_t Byte);
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length);
void Serial_SendString(char *String);
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length);
void Serial_Printf(char *format, ...);
uint8_t Serial_GetRxFlag(void);
uint8_t Serial_GetRxData(void);
#endif
Serial.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h> //用于fputc重定向printf
#include <stdarg.h> //用于 Serial_Printf()
uint8_t Serial_RxData; //定义串口接收的数据变量
uint8_t Serial_RxFlag; //定义串口接收的标志位变量
void Serial_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
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_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
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);
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}
/**
* 函 数：串口发送一个字节
* 参 数：Byte 要发送的一个字节
* 返 回 值：无
*/
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成
/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/
}
/**
* 函 数：串口发送一个数组
* 参 数：Array 要发送数组的首地址
* 参 数：Length 要发送数组的长度
* 返 回 值：无
*/
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{
uint16_t i;
for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组
{
Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
}
}
/**
* 函 数：串口发送一个字符串
* 参 数：String 要发送字符串的首地址
* 返 回 值：无
*/
void Serial_SendString(char *String)
{
uint8_t i;
for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组（字符串），遇到字符串结束标志位后停止
{
Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
}
}
/**
* 函 数：次方函数（内部使用）
* 返 回 值：返回值等于X的Y次方
*/
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
uint32_t Result = 1; //设置结果初值为1
while (Y --) //执行Y次
{
Result *= X; //将X累乘到结果
}
return Result;
}
/**
* 函 数：串口发送数字
* 参 数：Number 要发送的数字，范围：0~4294967295
* 参 数：Length 要发送数字的长度，范围：0~10
* 返 回 值：无
*/
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{
uint8_t i;
for (i = 0; i < Length; i ++) //根据数字长度遍历数字的每一位
{
Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //依次调用Serial_SendByte发送每位数字
}
}
/**
* 函 数：使用printf需要重定向的底层函数
* 参 数：保持原始格式即可，无需变动
* 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动
*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
Serial_SendByte(ch); //将printf的底层重定向到自己的发送字节函数
return ch;
}
/**
* 函 数：自己封装的prinf函数
* 参 数：format 格式化字符串
* 参 数：... 可变的参数列表
* 返 回 值：无
*/
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
char String[100]; //定义字符数组
va_list arg; //定义可变参数列表数据类型的变量arg
va_start(arg, format); //从format开始，接收参数列表到arg变量
vsprintf(String, format, arg); //使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中
va_end(arg); //结束变量arg
Serial_SendString(String); //串口发送字符数组（字符串）
}
/**
* 函 数：获取串口接收标志位
* 参 数：无
* 返 回 值：串口接收标志位，范围：0~1，接收到数据后，标志位置1，读取后标志位自动清零
*/
uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{
if (Serial_RxFlag == 1)
{
Serial_RxFlag = 0;
return 1;
}
return 0;
}
/**
* 函 数：获取串口接收的数据
* 参 数：无
* 返 回 值：接收的数据，范围：0~255
*/
uint8_t Serial_GetRxData(void)
{
return Serial_RxData;
}
void USART1_IRQHandler(void)
{
if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)
{
Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1);
Serial_RxFlag = 1;
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
}
}
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
uint8_t RxData;
int main(void)
{
OLED_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "RxData:");
Serial_Init();
Serial_SendByte(0x41);
uint8_t MyArray[] = {0x42, 0x43, 0x44, 0x45};
Serial_SendArray(MyArray, 4);
Serial_SendString("\r\nNum1=");
Serial_SendNumber(111, 3);
/*下述3种方法可实现printf的效果*/
/*方法1：直接重定向printf，但printf函数只有一个，此方法不能在多处使用*/
printf("\r\nNum2=%d", 222); //串口发送printf打印的格式化字符串
//需要重定向fputc函数，并在工程选项里勾选Use MicroLIB
/*方法2：使用sprintf打印到字符数组，再用串口发送字符数组，此方法打印到字符数组，之后想怎么处理都可以，可在多处使用*/
char String[100]; //定义字符数组
sprintf(String, "\r\nNum3=%d", 333);//使用sprintf，把格式化字符串打印到字符数组
Serial_SendString(String); //串口发送字符数组（字符串）
/*方法3：将sprintf函数封装起来，实现专用的printf，此方法就是把方法2封装起来，更加简洁实用，可在多处使用*/
Serial_Printf("\r\nNum4=%d", 444); //串口打印字符串，使用自己封装的函数实现printf的效果
Serial_Printf("\r\n");
while (1)
{
if (Serial_GetRxFlag() == 1)
{
RxData = Serial_GetRxData();
Serial_SendByte(RxData);
OLED_ShowHexNum(1, 8, RxData, 2);
}
}