STM32串口實(shí)驗(yàn)

串口作為MCU的重要外部接口，同時(shí)也是軟件開發(fā)重要的調(diào)試手段，其重要性不言而喻。現(xiàn)在基本上所有的MCU都會(huì)帶有串口，STM32自然也不例外。

STM32的串口資源相當(dāng)豐富的，功能也相當(dāng)強(qiáng)勁。ALIENTEK戰(zhàn)艦STM32開發(fā)板所使用的STM32F103ZET6最多可提供5路串口，有分?jǐn)?shù)波特率發(fā)生器、支持同步單線通信和半雙工單線通訊、支持LIN、支持調(diào)制解調(diào)器操作、智能卡協(xié)議和IrDA SIRENDEC規(guī)范、具有DMA等。

5.3節(jié)對(duì)串口有過簡(jiǎn)單的介紹，大家看這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候記得翻過去看看。接下來我們將主要從庫函數(shù)操作層面結(jié)合寄存器的描述，告訴你如何設(shè)置串口，以達(dá)到我們最基本的通信功能。本章，我們將實(shí)現(xiàn)利用串口1不停的打印信息到電腦上，同時(shí)接收從串口發(fā)過來的數(shù)據(jù)，把發(fā)送過來的數(shù)據(jù)直接送回給電腦。戰(zhàn)艦STM32開發(fā)板板載了1個(gè)USB串口和1個(gè)RS232串口，我們本章介紹的是通過USB串口和電腦通信。

在4.4.1章節(jié)端口復(fù)用功能已經(jīng)講解過，對(duì)于復(fù)用功能的IO，我們首先要使能GPIO時(shí)鐘，然后使能復(fù)用功能時(shí)鐘，同時(shí)要把GPIO模式設(shè)置為復(fù)用功能對(duì)應(yīng)的模式（這個(gè)可以查看手冊(cè)《STM32中文參考手冊(cè)V10》P110的表格“8.1.11外設(shè)的GPIO配置”）。這些準(zhǔn)備工作做完之后，剩下的當(dāng)然是串口參數(shù)的初始化設(shè)置，包括波特率，停止位等等參數(shù)。在設(shè)置完成只能接下來就是使能串口，這很容易理解。同時(shí)，如果我們開啟了串口的中斷，當(dāng)然要初始化NVIC設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)別，最后編寫中斷服務(wù)函數(shù)。

串口設(shè)置的一般步驟可以總結(jié)為如下幾個(gè)步驟： 1) 串口時(shí)鐘使能，GPIO時(shí)鐘使能 2) 串口復(fù)位

3) GPIO端口模式設(shè)置 4) 串口參數(shù)初始化

5) 開啟中斷并且初始化NVIC（如果需要開啟中斷才需要這個(gè)步驟） 6) 使能串口

7) 編寫中斷處理函數(shù)

下面，我們就簡(jiǎn)單介紹下這幾個(gè)與串口基本配置直接相關(guān)的幾個(gè)固件庫函數(shù)。這些函數(shù)和定義主要分布在stm32f10x_usart.h和stm32f10x_usart.c文件中。

1.串口時(shí)鐘使能。串口是掛載在APB2下面的外設(shè)，所以使能函數(shù)為： RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1)；

2.串口復(fù)位。當(dāng)外設(shè)出現(xiàn)異常的時(shí)候可以通過復(fù)位設(shè)置，實(shí)現(xiàn)該外設(shè)的復(fù)位，然后重新配置這個(gè)外設(shè)達(dá)到讓其重新工作的目的。一般在系統(tǒng)剛開始配置外設(shè)的時(shí)候，都會(huì)先執(zhí)行復(fù)位該外設(shè)的操作。復(fù)位的是在函數(shù)USART_DeInit()中完成：

void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx); 比如我們要復(fù)位串口1，方法為： USART_DeInit(USART1); //復(fù)位串口1

3.串口參數(shù)初始化。串口初始化是通過USART_Init()函數(shù)實(shí)現(xiàn)的，

void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)； 這個(gè)函數(shù)的的第一個(gè)入口參數(shù)是指定初始化的串口標(biāo)號(hào)，這里選擇USART1。

第二個(gè)入口參數(shù)是一個(gè)USART_InitTypeDef類型的結(jié)構(gòu)體指針，這個(gè)結(jié)構(gòu)體指針的成員變量用來設(shè)置串口的一些參數(shù)。一般的實(shí)現(xiàn)格式為：

USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; //一般設(shè)置為9600;

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字長(zhǎng)為8位數(shù)據(jù)格式 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一個(gè)停止位 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //無奇偶校驗(yàn)位 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl

= USART_HardwareFlowControl_None; //無硬件數(shù)據(jù)流控制 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發(fā)模式 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口

從上面的初始化格式可以看出初始化需要設(shè)置的參數(shù)為：波特率，字長(zhǎng)，停止位，奇偶校驗(yàn)位，硬件數(shù)據(jù)流控制，模式（收，發(fā)）。我們可以根據(jù)需要設(shè)置這些參數(shù)。

4.數(shù)據(jù)發(fā)送與接收。STM32的發(fā)送與接收是通過數(shù)據(jù)寄存器USART_DR來實(shí)現(xiàn)的，這是一個(gè)雙寄存器，包含了TDR和RDR。當(dāng)向該寄存器寫數(shù)據(jù)的時(shí)候，串口就會(huì)自動(dòng)發(fā)送，當(dāng)收到收據(jù)的時(shí)候，也是存在該寄存器內(nèi)。

STM32庫函數(shù)操作USART_DR寄存器發(fā)送數(shù)據(jù)的函數(shù)是：

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data); 通過該函數(shù)向串口寄存器USART_DR寫入一個(gè)數(shù)據(jù)。

STM32庫函數(shù)操作USART_DR寄存器讀取串口接收到的數(shù)據(jù)的函數(shù)是：

uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx); 通過該函數(shù)可以讀取串口接受到的數(shù)據(jù)。

5.串口狀態(tài)。串口的狀態(tài)可以通過狀態(tài)寄存器USART_SR讀取。

圖9.1.1 USART_SR寄存器各位描述

這里我們關(guān)注一下兩個(gè)位，第5、6位RXNE和TC。 RXNE（讀數(shù)據(jù)寄存器非空），當(dāng)該位被置1的時(shí)候，就是提示已經(jīng)有數(shù)據(jù)被接收到了，并且可以讀出來了。這時(shí)候我們要做的就是盡快去讀取USART_DR，通過讀USART_DR可以將該位清零，也可以向該位寫0，直接清除。

TC（發(fā)送完成），當(dāng)該位被置位的時(shí)候，表示USART_DR內(nèi)的數(shù)據(jù)已經(jīng)被發(fā)送完成了。如果設(shè)置了這個(gè)位的中斷，則會(huì)產(chǎn)生中斷。該位也有兩種清零方式：1）讀USART_SR，寫USART_DR。2）直接向該位寫0。

狀態(tài)寄存器的其他位我們這里就不做過多講解，大家需要可以查看中文參考手冊(cè)。 在我們固件庫函數(shù)里面，讀取串口狀態(tài)的函數(shù)是：

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG)； 這個(gè)函數(shù)的第二個(gè)入口參數(shù)非常關(guān)鍵，它是標(biāo)示我們要查看串口的哪種狀態(tài)，比如上面講解的RXNE(讀數(shù)據(jù)寄存器非空)以及TC(發(fā)送完成)。例如我們要判斷讀寄存器是否非空(RXNE)，操作庫函數(shù)的方法是：

USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE); 我們要判斷發(fā)送是否完成(TC)，操作庫函數(shù)的方法是：

USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC);

這些標(biāo)識(shí)號(hào)在MDK里面是通過宏定義定義的：

#define USART_IT_PE ((uint16_t)0x0028) #define USART_IT_TXE ((uint16_t)0x0727) #define USART_IT_TC ((uint16_t)0x0626) #define USART_IT_RXNE ((uint16_t)0x0525) #define USART_IT_IDLE ((uint16_t)0x0424) #define USART_IT_LBD ((uint16_t)0x0846) #define USART_IT_CTS ((uint16_t)0x096A) #define USART_IT_ERR ((uint16_t)0x0060) #define USART_IT_ORE ((uint16_t)0x0360) #define USART_IT_NE ((uint16_t)0x0260) #define USART_IT_FE ((uint16_t)0x0160)

6， 串口使能。串口使能是通過函數(shù)USART_Cmd()來實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)很容易理解，使用方法 是：

USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口 7，開啟串口響應(yīng)中斷。有些時(shí)候當(dāng)我們還需要開啟串口中斷，那么我們還需要使能串口中斷，使能串口中斷的函數(shù)是：

void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState)

這個(gè)函數(shù)的第二個(gè)入口參數(shù)是標(biāo)示使能串口的類型，也就是使能哪種中斷，因?yàn)榇诘闹袛囝愋陀泻芏喾N。比如在接收到數(shù)據(jù)的時(shí)候（RXNE讀數(shù)據(jù)寄存器非空），我們要產(chǎn)生中斷，那么我們開啟中斷的方法是：

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//開啟中斷，接收到數(shù)據(jù)中斷 我們?cè)诎l(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束的時(shí)候（TC，發(fā)送完成）要產(chǎn)生中斷，那么方法是：

USART_ITConfig(USART1，USART_IT_TC，ENABLE); 8，獲取相應(yīng)中斷狀態(tài)。當(dāng)我們使能了某個(gè)中斷的時(shí)候，當(dāng)該中斷發(fā)生了，就會(huì)設(shè)置狀態(tài)寄存器中的某個(gè)標(biāo)志位。經(jīng)常我們?cè)谥袛嗵幚砗瘮?shù)中，要判斷該中斷是哪種中斷，使用的函數(shù)是：

ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT) 比如我們使能了串口發(fā)送完成中斷，那么當(dāng)中斷發(fā)生了， 我們便可以在中斷處理函數(shù)中調(diào)用這個(gè)函數(shù)來判斷到底是否是串口發(fā)送完成中斷，方法是：

USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC) 返回值是SET，說明是串口發(fā)送完成中斷發(fā)生。