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STM32學習筆記7：USART串口的使用

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ID:85109 發(fā)表于 2015-7-9 00:31 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
USART串口通信
1.    串口的基本概念
在STM32的參考手冊中，串口被描述成通用同步異步收發(fā)器(USART)，它提供了一種靈活的方法與使用工業(yè)標準NRZ異步串行數(shù)據(jù)格式的外部設(shè)備之間進行全雙工數(shù)據(jù)交換。USART利用分數(shù)波特率發(fā)生器提供寬范圍的波特率選擇。它支持同步單向通信和半雙工單線通信，也支持LIN（局部互聯(lián)網(wǎng)），智能卡協(xié)議和IrDA（紅外數(shù)據(jù)組織）SIR ENDEC規(guī)范，以及調(diào)制解調(diào)器(CTS/RTS)操作。它還允許多處理器通信。還可以使用DMA方式，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。
USART通過3個引腳與其他設(shè)備連接在一起，任何USART雙向通信至少需要2個引腳：接受數(shù)據(jù)輸入(RX)和發(fā)送數(shù)據(jù)輸出(TX)。
RX: 接受數(shù)據(jù)串行輸入。通過過采樣技術(shù)來區(qū)別數(shù)據(jù)和噪音，從而恢復(fù)數(shù)據(jù)。
TX: 發(fā)送數(shù)據(jù)輸出。當發(fā)送器被禁止時，輸出引腳恢復(fù)到它的I/O端口配置。當發(fā)送器被激活，并且不發(fā)送數(shù)據(jù)時，TX引腳處處于高電平。在單線和智能卡模式里，此I/O口被同時用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

2.    串口的如何工作的
一般有兩種方式：查詢和中斷。
（1）查詢：串口程序不斷地循環(huán)查詢，看看當前有沒有數(shù)據(jù)要它傳送。如果有，就幫助傳送（可以從PC到STM32板子，也可以從STM32板子到PC）。
（2）中斷：平時串口只要打開中斷即可。如果發(fā)現(xiàn)有一個中斷來，則意味著要它幫助傳輸數(shù)據(jù)——它就馬上進行數(shù)據(jù)的傳送。同樣，可以從PC到STM3板子，也可以從STM32板子到PC。

3.    串口的硬件連接
我用的奮斗STM32 V3開發(fā)板擁有二路RS-232 接口，CPU 的PA9-US1-TX（P68）、PA10-US1-RX（P69）、PA9-US2-TX（P25）、PA10-US2-RX（P26）通過MAX3232 實現(xiàn)兩路RS-232 接口，分別連接在XS5 和XS17 接口上。  USART1在系統(tǒng)存儲區(qū)啟動模式下，將通過該口通過PC對板上的CPU進行ISP，該口也可作為普通串口功能使用，JP3，JP4 的短路冒拔去，將斷開第二路的RS232通信，僅作為TTL 通信通道。

4.    編程實例
我們要對串口進行操作，首先要將STM32的串口和CPU進行連接。在Windows操作系統(tǒng)中，有一個自帶的系統(tǒng)軟件叫“超級終端”。VISTA以上的操作系統(tǒng)去掉了這個軟件，不過可以從XP的系統(tǒng)中，復(fù)制“hypertrm.dll”和“hypertrm.exe”到“windows/system32”文件夾下，然后雙擊運行hypertrm.exe，就可以看見超級終端的運行界面了。
運行超級終端以后，會彈出“連接描述”，輸入名稱和選擇圖標，這個地方隨便寫個什么名稱都可以。然后彈出“連接到”設(shè)置，在“連接時使用”選擇你自己PC和STM32連接的COMx，如果不知道是哪個COM口的話，可以在PC的設(shè)備管理器中找到。在選擇好COM口之后，會彈出一個“屬性”對話框，在“位/秒”選擇和你STM32中設(shè)置的波特率一致就好，數(shù)據(jù)位也是按照STM32的設(shè)置來選擇，奇偶校驗選擇無，停止位選擇1，數(shù)據(jù)流控制選擇無。注意，以上的選項都必須和STM32中的串口設(shè)置相匹配，要不然可能會出現(xiàn)一些未知錯誤。
配置好超級終端之后，我們便可以開始對STM32進行編程了。編程一般按照如下步驟進行：
（1）      RCC配置；
（2）      GPIO配置；
（3）      USART配置；
（4）      NVIC配置；
（5）      發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。
在RCC配置中，我們除了常規(guī)的時鐘設(shè)置以外，要記得打開USART相對應(yīng)的IO口時鐘，USART時鐘，還有管腳功能復(fù)用時鐘。
在GPIO配置中，將發(fā)送端的管腳配置為復(fù)用推挽輸出，將接收端的管腳配置為浮空輸入。
在USART的配置中，通過USART_InitTypeDef結(jié)構(gòu)體對USART進行初始化操作，按照自己所需的功能配置好就可以了。注意，在超級終端的設(shè)置中，需要和這個里面的配置相對應(yīng)。由于我是采用中斷接收數(shù)據(jù)的方式，所以記得在USART的配置中藥打開串口的中斷，同時最后還要打開串口。
在NVIC的配置中，主要是USART1_IRQChannel的配置，和以前的筆記中講述的中斷配置類似，不會配置的可以參考以前的筆記。
全部配置好之后就可以開始發(fā)送/接收數(shù)據(jù)了。發(fā)送數(shù)據(jù)用USART_SendData()函數(shù)，接收數(shù)據(jù)用USART_ReceiveData()函數(shù)。具體的函數(shù)功能可以參考固件庫的參考文件。根據(jù)USART的配置，在發(fā)送和接收時，都是采用的8bits一幀來進行的，因此，在發(fā)送的時候，先開辟一個緩存區(qū)，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入緩存區(qū)，然后再將緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，在接收的時候，同樣也是先接收到緩存區(qū)中，然后再進行相應(yīng)的操作。
注意在對數(shù)據(jù)進行發(fā)送和接收的時候，要檢查USART的狀態(tài)，只有等到數(shù)據(jù)發(fā)送或接收完畢之后才能進行下一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。采用USART_GetFlagStatus()函數(shù)。
同時還要注意的是，在發(fā)送數(shù)據(jù)的最開始，需要清除一下USART的標志位，否則，第1位數(shù)據(jù)會丟失。因為在硬件復(fù)位之后，USART的狀態(tài)位TC是置位的。當包含有數(shù)據(jù)的一幀發(fā)送完成之后，由硬件將該位置位。只要當USART的狀態(tài)位TC是置位的時候，就可以進行數(shù)據(jù)的發(fā)送。然后TC位的置零則是通過軟件序列來清除的，具體的步驟是“先讀USART_SR，然后寫入USART_DR”，只有這樣才能夠清除標志位TC，但是在發(fā)送第一幀數(shù)據(jù)的時候，并沒有進行讀USART_SR的操作，而是直接進行寫操作，因此TC標志位并沒有清空，那么，當發(fā)送第一幀數(shù)據(jù)，然后用USART_GetFlagStatus()檢測狀態(tài)時返回的是已經(jīng)發(fā)送完畢（因為TC位是置1的），所以程序會馬上發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)，那么這樣，第一幀數(shù)據(jù)就被第二幀數(shù)據(jù)給覆蓋了，所以看不到第一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送。
按照上面的方法編程后，我們便可以在超級終端上查看串口通信的具體狀態(tài)了。我的這個例程，在硬件復(fù)位以后，可以馬上在超級終端上看見“Welcome to my STM32! Please press anykey!”字樣，然后如果在超級終端中通過PC機鍵盤按下相應(yīng)的鍵，則這個鍵會發(fā)送到STM32中，并且馬上返回到PC機的超級終端上，因此可以馬上從超級終端的頁面中看到按下的相應(yīng)的鍵。

5.    程序源代碼

  1. #include "stm32f10x_lib.h"



  5. FlagStatus RX_status;



  9. void RCC_cfg();

  11. void GPIO_cfg();

  13. void USART_cfg();

  15. void NVIC_cfg();







  23. int main()

  25. {

  27.        int i;

  29.        unsigned char TxBuf1[] = "Welcome to my STM32! Please press any key!";

  31.        RCC_cfg();

  33.        GPIO_cfg();

  35.        NVIC_cfg();

  37.        USART_cfg();



  41.        //清除標志位，否則第1位數(shù)據(jù)會丟失

  43.        USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);



  47.        //發(fā)送數(shù)據(jù)

  49.        //PB5的作用是顯示正在發(fā)送數(shù)據(jù)

  51.        //當有數(shù)據(jù)在發(fā)送的時候，PB5會亮

  53.        for( i=0;TxBuf1[i]!='';i++)

  55.        {

  57.               USART_SendData(USART1,TxBuf1[i]);

  59.               GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);

  61.               //等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢

  63.               while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)==RESET);

  65.               GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);

  67.        }



  71.        while(1);



  75. }





  81. //RCC時鐘配置

  83. void RCC_cfg()

  85. {

  87.        //定義錯誤狀態(tài)變量

  89.        ErrorStatus HSEStartUpStatus;

  91.       

  93.        //將RCC寄存器重新設(shè)置為默認值

  95.        RCC_DeInit();



  99.        //打開外部高速時鐘晶振

  101.        RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);



  105.        //等待外部高速時鐘晶振工作

  107.        HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();

  109.        if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)

  111.        {

  113.               //設(shè)置AHB時鐘(HCLK)為系統(tǒng)時鐘

  115.               RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);



  119.               //設(shè)置高速AHB時鐘(APB2)為HCLK時鐘

  121.               RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);



  125.               //設(shè)置低速AHB時鐘(APB1)為HCLK的2分頻

  127.               RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

  129.             

  131.               //設(shè)置FLASH代碼延時

  133.               FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);



  137.               //使能預(yù)取指緩存

  139.               FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);



  143.               //設(shè)置PLL時鐘，為HSE的9倍頻 8MHz * 9 = 72MHz

  145.               RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);



  149.               //使能PLL

  151.               RCC_PLLCmd(ENABLE);



  155.               //等待PLL準備就緒

  157.               while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);



  161.               //設(shè)置PLL為系統(tǒng)時鐘源

  163.               RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);



  167.               //判斷PLL是否是系統(tǒng)時鐘

  169.               while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);

  171.        }

  173.          //打開GPIO時鐘，復(fù)用功能，串口1的時鐘

  175.          RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

  177. }



  181. //IO口配置

  183. void GPIO_cfg()

  185. {

  187.        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;



  191.        //PA9作為US1的TX端，打開復(fù)用，負責發(fā)送數(shù)據(jù)

  193.        GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);

  195.        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

  197.        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

  199.        GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure);



  203.        //PA10作為US1的RX端，負責接收數(shù)據(jù)

  205.        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

  207.        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

  209.        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);



  213.        //LED顯示串口正在發(fā)送/接收數(shù)據(jù)

  215.        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;

  217.        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

  219.        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

  221. }



  225. //串口初始化

  227. void USART_cfg()

  229. {

  231.        USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

  233.        //將結(jié)構(gòu)體設(shè)置為缺省狀態(tài)

  235.        USART_StructInit(&USART_InitStructure);

  237.     //波特率設(shè)置為115200

  239.        USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;

  241.        //一幀數(shù)據(jù)的寬度設(shè)置為8bits

  243.        USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

  245.        //在幀結(jié)尾傳輸1個停止位

  247.        USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

  249.        //奇偶失能模式，無奇偶校驗

  251.        USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

  253.        //發(fā)送/接收使能

  255.        USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

  257.        //硬件流控制失能

  259.        USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

  261.        //設(shè)置串口1

  263.        USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

  265.       

  267.        //打開串口1的中斷響應(yīng)函數(shù)

  269.        USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);



  273.        //打開串口1

  275.        USART_Cmd(USART1, ENABLE);

  277. }



  281. //配置中斷

  283. void NVIC_cfg()

  285. {

  287.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  289.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);                                               //選擇中斷分組2

  291.         

  293.         

  295.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQChannel;                              //選擇串口1中斷

  297.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;                                 //搶占式中斷優(yōu)先級設(shè)置為0

  299.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;                                            //響應(yīng)式中斷優(yōu)先級設(shè)置為0

  301.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                                                 //使能中斷

  303.         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

  305. }

復(fù)制代碼

然后在stm32f10x_it.c文件中找到相應(yīng)的中斷處理函數(shù)，并填入一下內(nèi)容。注意在stm32f10x_it.c中，要聲明一下外部變量RX_status

extern FlagStatus RX_status;

void USART1_IRQHandler(void)
{
      
      GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);

      //確認是否接收到數(shù)據(jù)
      RX_status = USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE);
      //接收到數(shù)據(jù)
      if(RX_status == SET)
      {
             //將數(shù)據(jù)回送至超級終端
             USART_SendData(USART1, USART_ReceiveData(USART1));
             //等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢
             while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) ==RESET);
             GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
      }

}
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