STM32-第十一节-USART串口

发布于:2025-07-26 ⋅ 阅读:(18) ⋅ 点赞:(0)

一、通信:

通信是将一个设备的数据传送到另一个设备,通信的规则,就是通信协议。

有以下通信协议:

单端:信号是由引脚对地的高低电平决定的,必须有GND,且共地。
差分:信号是由两个引脚的电压差决定的。

全双工:通信双方可在同一时刻互传数据。
半双工:不能同时
单工:只能一方传另一方

异步:双方各自约定通信速率
同步:通信双方靠一根时钟线来约定通信速率     

二、串口通信:

1.简介:

串口是一种应用广泛的通讯接口,线路简单。

TX:发送引脚;RX:接收引脚

串口通信为低位先行,即先传输的是数据低位。

2.时序:

波特率:串口通信的速率,即一位数据的频率,需要通信双方约定好。

一帧包含:起始位,数据位,校验位(可以没有),停止位(长度可变,但一般就用1位)

三、stm32的USART:

当想要发送数据时,数据写到TDR中,如果此时发送移位寄存器空闲,则自动将数据移入移位寄存器内,并发送一个信号TXE(注:并非数据发送完成的标志位)。

当想要接受数据时,数据逐步移位至接收移位寄存器中,如果接收移位寄存器收完一个字节,则自动将数据放在RDR内,并发送一个信号RXE

但在软件中,TDR和RDR统称DR寄存器,我们只能对这一个寄存器进行操作,只是因为发送和接收不会同时用,一次只走一路,故TDR和RDR共用一个地址。

四、实战:发送/接收数据

1.接线图:

2.代码:serial.c

需在电脑上安装串口驱动CH340,在网上找资源。

需打开串口助手软件以在电脑调试,在工具软件文件夹中。

发送的函数:顾名思义来使用就好,直接在main里调用就发送出去了。

接收的函数:需要判断标志位,使用见下面的main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

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

/**
  * 函    数:串口初始化
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);	//开启USART1的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	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);					//将PA9引脚初始化为复用推挽输出
	
	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);					//将PA10引脚初始化为上拉输入
	
	/*USART初始化*/
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;					//定义结构体变量
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;				//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;	//硬件流控制,不需要
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;	//模式,发送模式和接收模式均选择
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;		//奇偶校验,不需要
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;	//停止位,选择1位
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;		//字长,选择8位
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);				//将结构体变量交给USART_Init,配置USART1
	
	/*中断输出配置*/
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);			//开启串口接收数据的中断
	
	/*NVIC中断分组*/
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);			//配置NVIC为分组2
	
	/*NVIC配置*/
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;					//定义结构体变量
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;		//选择配置NVIC的USART1线
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//指定NVIC线路使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;		//指定NVIC线路的抢占优先级为1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;		//指定NVIC线路的响应优先级为1
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);							//将结构体变量交给NVIC_Init,配置NVIC外设
	
	/*USART使能*/
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);								//使能USART1,串口开始运行
}

/**
  * 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)			//如果标志位为1
	{
		Serial_RxFlag = 0;
		return 1;					//则返回1,并自动清零标志位
	}
	return 0;						//如果标志位为0,则返回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;			//返回接收的数据变量
}

/**
  * 函    数:USART1中断函数
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  * 注意事项:此函数为中断函数,无需调用,中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称,可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确,不能有任何差异,否则中断函数将不能进入
  */
void USART1_IRQHandler(void)
{
	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)		//判断是否是USART1的接收事件触发的中断
	{
		Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1);				//读取数据寄存器,存放在接收的数据变量
		Serial_RxFlag = 1;										//置接收标志位变量为1
		USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);			//清除USART1的RXNE标志位
																//读取数据寄存器会自动清除此标志位
																//如果已经读取了数据寄存器,也可以不执行此代码
	}
}

3.串口助手:

串口号:需与CH340对应COM号保持一致。

波特率:需与上面代码中为单片机设置的波特率一致。

接收模式:可选HEX模式和文本模式,文本模式会转化为对应的ASCII码。

4.接收函数的使用:

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"

uint8_t RxData;			//定义用于接收串口数据的变量

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();		//OLED初始化
	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "RxData:");
	
	/*串口初始化*/
	Serial_Init();		//串口初始化
	
	while (1)
	{
		if (Serial_GetRxFlag() == 1)			//检查串口接收数据的标志位
		{
			RxData = Serial_GetRxData();		//获取串口接收的数据
			Serial_SendByte(RxData);			//串口将收到的数据回传回去,用于测试
			OLED_ShowHexNum(1, 8, RxData, 2);	//显示串口接收的数据
		}
	}
}

五、实用软件介绍:

1.FlyMcu:

功能:通过串口实现程序烧录。

使用

(1)打开软件FlyMcu(江协科技资料包中),编译Keil的代码,在工程中可以找到 .hex 文件,点击下图中鼠标所示3个点,选择hex文件。

(2)硬件上,先将USB转串口的线连接好,然后将BOOT0置1,再按下复位键,如下图所示。

(3)点击开始编译,程序就导入单片机了。

(4)再将BOOT0置0,即上图跳线帽放回去,再按下复位键,单片机就会执行导入的代码。

2.STLINK Utility:

下载:江协科技资料包里,这个软件不是安装好的,需双击提供的exe文件安装。

使用

(1)硬件上,链接通过STLINK链接电脑与单片机。

(2)我们看上方的一行图标:

第三个:像电源插头,点击,将软件与硬件连接起来。

第四个:断开连接。

第五个:橡皮擦,擦除芯片。

第一个:打开文件,选择想要导入的.hex文件,然后点击第六个编程按钮,再点击start,就可以将代码下载到单片机。


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