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STM32F103学习笔记（4）—— 串口通信——发送、接收数据详解

 1.首先说下printf函数

如下图所示，该方法是重定义fputc函数，让他变成向上位机发送数据，发送的数据会通过串口调试助手打印出来。

#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)
//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
    int handle;

};

FILE __stdout;
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
void _sys_exit(int x)
{
    x = x;
}
//重定义fputc函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    while((USART1->SR&0X40)==0)
    {

    }
    //循环发送,直到发送完毕
    USART1->DR = (u8) ch;
    return ch;
}
#endif

重定义stdio，这样写的原因猜测是让stm32可以使用printf函数来代替文件流输出数据，正常情况下c语言的printf是打印数据流在屏幕上，而keil编译后的二进制文件放在stm32芯片中，如果没有屏幕肯定是无法打印出来的（下次到lcd再仔细看看这个东西到底是个啥(ಥ_ಥ)）

总之，没有这几行代码，没法收到下位机发过来的数据

好像还有微库啥的，我现在也不清楚

stdio被用于这里

关于半主机模式，好像去掉这两个没有任何影响，可能是目前我没有使用屏幕什么的原因吧（后面再看看这到底是是个什么鬼）

让fputc重定义，同时printf重定义，使用串口1发送数据。在这里我猜测printf使用了fputc的实现，所以只要重定义fputc就可以顺便重定义printf。

具体打印过程：因为这个是把串口收到的数据重新发到上位机，然后打印出来。

所以先让接收到的字符放到输出流，然后输出流通过串口传给上位机，上位机再把输出流的数据放在文本域中，他的接收窗口就是一个文本域，正好我用java写过一个类似的，这东西就是QQ聊天界面的原型（个人猜测，如有错误请指正）

输出流中的字符以EOF结尾。

其实接收到的输入流的数据也是以EOF结尾的，所以如果你自己换行然后发两行数据他只会读取第一行的数据。

上个版本结束时候要发送回车换行\r\n，最近更新的xcom点击发送之后会自动拼接回车换行符，从发送数据可以看出来，下图我输出的是4个字符，而界面下面显示的是6个，说明直接点发送给自动拼接了回车换行符。

2.再看看接收相关的

开启USART1代码就不用说了吧，APB2，PA9、PA10啥的，正点原子的开发指南里面有

还是贴一下代码吧，注释也都很详细了，以下是USART1也就是串口1的初始化配置，入口参数是波特率，我现在一般用到的都是115200

关于波特率，就是按多少频率，实际上是规定通信双方多长时间接收或者发送一个数据，这个和数据位或者数据与计算机底层的运算有关，原子哥在教程里面通俗易懂的讲了一点，具体讲的啥我忘了，后期有机会我会做一个 字节在计算机底层是怎么存储或传输相关的文章

void uart_init(u32 bound) {
    //GPIO端口设置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//使能USART1，GPIOA时钟

    //USART1_TX   GPIOA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//复用推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9

    //USART1_RX	  GPIOA.10初始化
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10

    //Usart1 NVIC 配置
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//子优先级3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化NVIC寄存器

    //USART 初始化设置

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收发模式

    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1
}

 数据的接收主要是靠中断来实现

该中断的逻辑就是，接收数据，存到数组，判断回车换行符，有的话就停止往数组里面保存。

存完的数据会在主函数里面被发到上位机。

u32 Tag=0;
void USART1_IRQHandler(void)                	//串口1中断服务程序
{
    u8 Res;
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  
    {
        Res = USART_ReceiveData(USART1);	//读取接收到的数据


        //0x8000是1000 0000 0000 0000
        //0x4000是100  0000 0000 0000
        //0x0a是1010
        //0x0d是1101
//        if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
        if(USART_RX_STA!=2)//下位机发送结束，开始接收数据
        {
//            if(USART_RX_STA&0x4000)
            if(USART_RX_STA==1)  
            {
                if(Res==0x0a)  //换行符 \n
                    USART_RX_STA=2;//接收完成
//                else
//				{
//					USART_RX_STA=2;	//接收完成了
//				}
            }
            else //还没收到0X0D
            {
                if(Res==0x0d)  //回车符  \r
                    USART_RX_STA=1;
                else
                {
					//0X3FFF是11 1111 1111 1111 十进制表示16383
//                    USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
//                    USART_RX_STA++;
					USART_RX_BUF[Tag]=Res ;
                    Tag++;
//                    if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))
//                    if(USART_RX_STA>199)
//                    USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收
					if(Tag>200)
                        Tag=0;//接收数据错误,重新开始接收...
                }
            }
        }
    }
}

usart.h头文件

#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "stdio.h"	
#include "sys.h" 


#define USART_REC_LEN  			200  	//定义最大接收字节数 200
#define EN_USART1_RX 			1		//使能（1）/禁止（0）串口1接收
	  	
extern u8  USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符 
extern u16 USART_RX_STA;         		//接收状态标记	

//如果想串口中断接收，请不要注释以下宏定义
void uart_init(u32 bound);
#endif

我改了正点原子的串口实验代码，看他写了一堆的0x8000、0x800、0x4000、0x400，开始看的时候一脸懵逼，以为这又是什么寄存器的赋值操作，结果看到USART_RX_STA是变量值为1的时候就明白了，这就是个单纯的标志。

如上我的代码，USART_RX_STA初始值为0，实际上你自己设置一个变量一点问题都没有。

这里我让USART_RX_STA初值为0，如果收到\r设置为1，如果收到\r，判断下一个数，如果是\n则USART_RX_STA置2，同时不再进入中断，同时也就不再保存数据。如果判断\r之后的一个数不是\n则继续接收数据。

接收数据的主要参数就是在串口中断里面，只要开了串口中断，那么只要有数据通过串口发过来就会触发中断。只要读取中断的状态就知道数据有没有发送，同时TX线传输数据，这时候USART_ReceiveData(USART1)会从串口1读取数据。

这个数据是一个位一个位来读取的，读取完成之后放在数组里面，数组大小是200，这个值随便设置。之前在做java时候看到个文章好像说一次传送多少个字节是最佳的，超过这个值会影响传输速率，具体是多少我忘了，大家有机会看到告诉我一下。

为什么这里要在199时候重置？其实只要小于200就行，数组存够200个就置零，防止数组越界。所以她这个操作会导致如果传输201个字符时候，先存下200个字符，200个之后数组下标置零重新存数，导致覆盖之前的数据，因为Tag置零，所以数据长度也会被置零，因此实际上发送201个数据接受了201个，但是只保存了1个，因此在上位机的输出窗口只有1个。

、

如下是一串超过200个字符的数据，串口显示情况

3.最后看看发送相关的

发送相关代码主要在主函数里面实现

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "pwm.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"

extern u32 timeSecond;
int main(void)
{

    delay_init();
    ledInit();
    uart_init(115200);
    TIM3_Int_Init(7999,8999);
    u16 t;
    u16 len;
	
	extern u16 Tag; 
    while(1)
    {
        if(USART_RX_STA==2)
        {
//            len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
			len=Tag;//得到此次接收到的数据长度
            printf("您发送的消息为:\r\n");
            for(t=0; t<len; t++)
            {
                USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]);//向串口1发送数据
                while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET)
				{
					//等待发送结束
				}
            }
            USART_RX_STA=0;  //接收状态置零，否则任务一直在接收数据，从而一直输出上次接收的数据
			Tag=0;  //数据长度清零，否则会拼接上次的
			printf("\r\n");  
        }

    }
}

在上面接收时候的串口中断里面，如果判断收到回车换行把USART_RX_STA置为2，在while里面判断USART_RX_STA为2就说明接收已经结束了然后开始发送，这样的操作我认为是半双工操作，如果开两个中断，即可以接收也可以发送应该就是全双工，需要修改的代码较多，关于全双工这里就不再探究了。

如上，先把Tag的值给len，实际上不用给len，直接比较也没问题，如下图所示。

如上图，先使用USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t])，把一个数据通过串口1传送出去。

传输过程中USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET，所以在这个时候while一直等待，让数据继续传输，等到数据传输完成USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==SET，开始下一个字符传输，直到字符长度传输完成

数据传输完成之后再把USART_RX_STA置为0，实际上只要不是置为2和1，其他数都可以，这个在中断里面判断时候用。

同时把Tag置为0，让数组下标移到0，否则，下次接收数据会从当前位置继续累积，这个可以用作追加数据，比如在写文件时候，追加个覆盖两个操作（之前java写记事本时候这个追加和覆盖不是很明白，没想到这里直接从硬件底层了解到追加和覆盖的原理）

以上。

4.该程序整个代码

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "pwm.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"

extern u32 timeSecond;
int main(void)
{

    delay_init();
    ledInit();
    uart_init(115200);
    TIM3_Int_Init(7999,8999);
    u16 t;
    u16 len;
	
	extern u16 Tag; 
    while(1)
    {
        if(USART_RX_STA==2)
        {
//            len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
//			len=Tag;//得到此次接收到的数据长度
            printf("您发送的消息为:\r\n");
            for(t=0; t<Tag; t++)
            {
                USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]);//向串口1发送数据
                while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET)
				{
					//等待发送结束
				}
            }
            USART_RX_STA=0;  //接收状态置零，否则任务一直在接收数据，从而一直输出上次接收的数据
			Tag=0;  //数据长度清零，否则会拼接上次的
			printf("\r\n");  
        }

    }
}

usart.h

#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "stdio.h"	
#include "sys.h" 


#define USART_REC_LEN  			200  	//定义最大接收字节数 200
#define EN_USART1_RX 			1		//使能（1）/禁止（0）串口1接收
	  	
extern u8  USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符 
extern u16 USART_RX_STA;         		//接收状态标记	

//如果想串口中断接收，请不要注释以下宏定义
void uart_init(u32 bound);
#endif

usart.c

#include "sys.h"
#include "usart.h"

#if 1
//#pragma import(__use_no_semihosting)
//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{

};

FILE __stdout;
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
//void _sys_exit(int x)
//{
//
//}
//重定义fputc函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    while((USART1->SR&0X40)==0)
    {

    }
    //循环发送,直到发送完毕
    USART1->DR = (u8) ch;
    return ch;
}
#endif

#if EN_USART1_RX   //如果使能了接收         值为1，宏定义
//串口1中断服务程序
//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误
u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收状态
//bit15，	接收完成标志
//bit14，	接收到0x0d
//bit13~0，	接收到的有效字节数目
u16 USART_RX_STA=0;       //接收状态标记
void uart_init(u32 bound) {
    //GPIO端口设置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//使能USART1，GPIOA时钟

    //USART1_TX   GPIOA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//复用推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9

    //USART1_RX	  GPIOA.10初始化
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10

    //Usart1 NVIC 配置
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//子优先级3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化NVIC寄存器

    //USART 初始化设置

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收发模式

    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1
}


u32 Tag=0;
void USART1_IRQHandler(void)                	//串口1中断服务程序
{
    u8 Res;
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  
    {
        Res = USART_ReceiveData(USART1);	//读取接收到的数据


        //0x8000是1000 0000 0000 0000
        //0x4000是100  0000 0000 0000
        //0x0a是1010
        //0x0d是1101
//        if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
        if(USART_RX_STA!=2)//下位机发送结束，开始接收数据
        {
//            if(USART_RX_STA&0x4000)
            if(USART_RX_STA==1)  
            {
                if(Res==0x0a)  //换行符 \n
                    USART_RX_STA=2;//接收错误,重新开始
//                else
//				{
//					USART_RX_STA=2;	//接收完成了
//				}
            }
            else //还没收到0X0D
            {
                if(Res==0x0d)  //回车符  \r
                    USART_RX_STA=1;
                else
                {
					//0X3FFF是11 1111 1111 1111 十进制表示16383
//                    USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
//                    USART_RX_STA++;
					USART_RX_BUF[Tag]=Res ;
                    Tag++;
//                    if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))
//                    if(USART_RX_STA>199)
//                    USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收
					if(Tag>200)
                        Tag=0;//接收数据错误,重新开始接收...
                }
            }
        }
    }
}
#endif

时间原因，sys相关代码不再贴上，usart代码应该是需要sys.c代码的。

sys.c代码在正点原子例程里面有，或者下次有时间再写一篇关于sys.c的文章。

版权声明：本文为CSDN博主「liu_endong」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/qq_35697978/article/details/110260128

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liu_endong

我还没有学会写个人说明！

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