初学STM32之串口通信


一、背景知识

1. 处理器与外部通信的两种方式

  1. 并行通信:数据各个位同时传输
    优点速度快;缺点占用引脚资源多
  2. 串行通信:数据按位顺序传输
    优点占用引脚资源少;缺点速度慢

2.串行通信的三种传输方式

  1. 单工
  2. 半双工
  3. 全双工

3.串行通信的通信方式

  1. 同步通信(带时钟同步信号传输)
    IIC、SPI通信接口
  2. 异步通信(不带)
    通用异步收发器,单总线

二、串口通信基础

1.STM32的串口通信接口

UART:通用异步接收器
USART:通用同步异步接收器

2.UART异步通信引脚连接方法

RXD:数据输入引脚;数据接收
TXD:数据发送引脚;数据发送
RXD-TXD TXD-RXD

3.UART异步通信方式特点

  1. 全双工异步通信。
  2. 分数波特率发生器系统,提供精确的波特率。-发送和接受共用的可编程波特率,最高可达4.5Mbits/s
  3. 可编程的数据字长度(8位或者9位);
  4. 可配置的停止位(支持1或者2位停止位);
  5. 可配置的使用DMA多缓冲器通信。
  6. 单独的发送器和接收器使能位。
  7. 检测标志:① 接受缓冲器 ②发送缓冲器空 ③传输结束标志
  8. 多个带标志的中断源。触发中断。
  9. 其他:校验控制,四个错误检测标志。

4.串口异步通信需要定义的参数

  1. 起始位
  2. 数据位(8位或9位)
  3. 奇偶校验位(第9位)
  4. 停止位(1,15,2位)
  5. 波特率设置

示例:

三、串口通信常用寄存器及相关库函数

1.相关寄存器

USART_SR(状态寄存器)
USART_DR(数据寄存器)
USART_BRR(波特率寄存器)
USART_CR1(控制寄存器1)

其中状态寄存器在使用中经常用到位6(TC)以及位5(RXNE)
具体功能如图所示:

数据寄存器主要使用后8位
具体功能如图所示:

波特率寄存器则要注意有整数部分与小数部分

2.常用相关库函数

void USART_Init(); //串口初始化:波特率,数据字长,奇偶校验,硬件流控以及收发使能
void USART_Cmd();//使能串口
void USART_ITConfig();//使能相关中断

void USART_SendData();//发送数据到串口,DR
uint16_t USART_ReceiveData();//接受数据,从DR读取接受到的数据

FlagStatus USART_GetFlagStatus();//获取状态标志位
void USART_ClearFlag();//清除状态标志位
ITStatus USART_GetITStatus();//获取中断状态标志位
void USART_ClearITPendingBit();//清除中断状态标志位

3.波特率计算公式

四、串口配置一般步骤

1.串口时钟使能,GPIO时钟使能

代码如下:

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);

在调用函数配置具体参数时,只需要阅读官方库函数的具体内容写出具体参数即可。

2.串口复位

运用USART_DeInit();这一步并不是必须的,所以可以不写。

3.GPIO端口模式设置

代码如下:

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

在端口模式设置时主要是记住需要调用哪些函数,而具体的参数设置则可以通过查阅数据手册进行设置。
例如,在模式设置时,数据手册已经说明的要配置成哪种模式。

4.串口参数初始化

	USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
	USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200;
	USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
	USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	
	USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);

5.使能串口

USART_Cmd(USART1,ENABLE);//使能串口

6.开启中断并且初始化NVIC

在开启中断前首先要在主函数中配置STM32 的中断分组
代码如下:

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

然后再串口配置的子函数中配置中断优先级并且初始化NVIC
代码如下:

	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//开启接收中断
	
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//选择中断通道,在stm32f10x.h中定义
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能中断通道
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;;//设置抢占优先级(0—3)
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//设置子优先级
	
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

7.编写中断处理函数

新建一个子函数编写中断处理函数,其中中断处理函数的名称已经在startup_stm32f10x_hd.s中定义,只需要在该文件中找到USART1所对应的中断处理函数的名称即可。

代码如下(示例):

void USART1_IRQHandler(void)
{
	u8 dat;
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE))//获取中断状态标志位
	{
		dat = USART_ReceiveData(USART1);//接受数据,从DR读取接受到的数据
		USART_SendData(USART1,dat);//发送数据到串口,DR
	}
}

8.串口数据收发

已在中断处理函数中进行

9. 串口传输状态获取

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

总结

总体来说因为初学STM32函数调用还是不熟练,但是已经掌握一些技巧,并且逐渐可以自行查阅数据手册编写代码。
学海无涯,孰能生巧,希望通过不断练习可以掌握STM32。

版权声明:本文为CSDN博主「MRVENJSR」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接:https://blog.csdn.net/MRVENJSR/article/details/122885463


一、背景知识

1. 处理器与外部通信的两种方式

  1. 并行通信:数据各个位同时传输
    优点速度快;缺点占用引脚资源多
  2. 串行通信:数据按位顺序传输
    优点占用引脚资源少;缺点速度慢

2.串行通信的三种传输方式

  1. 单工
  2. 半双工
  3. 全双工

3.串行通信的通信方式

  1. 同步通信(带时钟同步信号传输)
    IIC、SPI通信接口
  2. 异步通信(不带)
    通用异步收发器,单总线

二、串口通信基础

1.STM32的串口通信接口

UART:通用异步接收器
USART:通用同步异步接收器

2.UART异步通信引脚连接方法

RXD:数据输入引脚;数据接收
TXD:数据发送引脚;数据发送
RXD-TXD TXD-RXD

3.UART异步通信方式特点

  1. 全双工异步通信。
  2. 分数波特率发生器系统,提供精确的波特率。-发送和接受共用的可编程波特率,最高可达4.5Mbits/s
  3. 可编程的数据字长度(8位或者9位);
  4. 可配置的停止位(支持1或者2位停止位);
  5. 可配置的使用DMA多缓冲器通信。
  6. 单独的发送器和接收器使能位。
  7. 检测标志:① 接受缓冲器 ②发送缓冲器空 ③传输结束标志
  8. 多个带标志的中断源。触发中断。
  9. 其他:校验控制,四个错误检测标志。

4.串口异步通信需要定义的参数

  1. 起始位
  2. 数据位(8位或9位)
  3. 奇偶校验位(第9位)
  4. 停止位(1,15,2位)
  5. 波特率设置

示例:

三、串口通信常用寄存器及相关库函数

1.相关寄存器

USART_SR(状态寄存器)
USART_DR(数据寄存器)
USART_BRR(波特率寄存器)
USART_CR1(控制寄存器1)

其中状态寄存器在使用中经常用到位6(TC)以及位5(RXNE)
具体功能如图所示:

数据寄存器主要使用后8位
具体功能如图所示:

波特率寄存器则要注意有整数部分与小数部分

2.常用相关库函数

void USART_Init(); //串口初始化:波特率,数据字长,奇偶校验,硬件流控以及收发使能
void USART_Cmd();//使能串口
void USART_ITConfig();//使能相关中断

void USART_SendData();//发送数据到串口,DR
uint16_t USART_ReceiveData();//接受数据,从DR读取接受到的数据

FlagStatus USART_GetFlagStatus();//获取状态标志位
void USART_ClearFlag();//清除状态标志位
ITStatus USART_GetITStatus();//获取中断状态标志位
void USART_ClearITPendingBit();//清除中断状态标志位

3.波特率计算公式

四、串口配置一般步骤

1.串口时钟使能,GPIO时钟使能

代码如下:

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);

在调用函数配置具体参数时,只需要阅读官方库函数的具体内容写出具体参数即可。

2.串口复位

运用USART_DeInit();这一步并不是必须的,所以可以不写。

3.GPIO端口模式设置

代码如下:

	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);

在端口模式设置时主要是记住需要调用哪些函数,而具体的参数设置则可以通过查阅数据手册进行设置。
例如,在模式设置时,数据手册已经说明的要配置成哪种模式。

4.串口参数初始化

	USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
	USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200;
	USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
	USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	
	USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);

5.使能串口

USART_Cmd(USART1,ENABLE);//使能串口

6.开启中断并且初始化NVIC

在开启中断前首先要在主函数中配置STM32 的中断分组
代码如下:

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

然后再串口配置的子函数中配置中断优先级并且初始化NVIC
代码如下:

	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//开启接收中断
	
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//选择中断通道,在stm32f10x.h中定义
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能中断通道
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;;//设置抢占优先级(0—3)
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//设置子优先级
	
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

7.编写中断处理函数

新建一个子函数编写中断处理函数,其中中断处理函数的名称已经在startup_stm32f10x_hd.s中定义,只需要在该文件中找到USART1所对应的中断处理函数的名称即可。

代码如下(示例):

void USART1_IRQHandler(void)
{
	u8 dat;
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE))//获取中断状态标志位
	{
		dat = USART_ReceiveData(USART1);//接受数据,从DR读取接受到的数据
		USART_SendData(USART1,dat);//发送数据到串口,DR
	}
}

8.串口数据收发

已在中断处理函数中进行

9. 串口传输状态获取

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

总结

总体来说因为初学STM32函数调用还是不熟练,但是已经掌握一些技巧,并且逐渐可以自行查阅数据手册编写代码。
学海无涯,孰能生巧,希望通过不断练习可以掌握STM32。

版权声明:本文为CSDN博主「MRVENJSR」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
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