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3.3 串口实验前面两节介绍了STM32的IO口操作。这一节我们将学习STM32的串口。通过本节的学习，你将了解到STM32串口的基本使用方法。本节分为如下几个小节： 3.3.1 STM32串口简介 3.3.2 硬件设计 3.3.3 软件设计 3.3.4 仿真与下载
3.3.1 STM32串口简介
前面两节介绍了STM32的IO口操作。这一节我们将学习STM32的串口。作为软件开发重要的调试手段，串口的作用是很大的。在调试的时候可以用来查看和输入相关的信息。在使用的时候，串口也是一个和外设(比如GPS，GPRS模块等)通信的重要渠道。 STM32的串口是相当丰富的，功能也很强劲。最多可提供5路串口（Mini STM32使用的是STM32F103RBT6，具有3个串口），有分数波特率发生器、支持单线光通信和半双工单线通讯、支持LIN、智能卡协议和IrDA SIR ENDEC规范（仅串口3支持）、具有DMA等。 上一章对串口有过简单的介绍，接下来我们将从寄存器层面，告诉你如何设置串口，以达到我们最基本的通信功能。这一节，我们将实现利用串口1不停的打印一个信息到电脑上，同时接收从串口发过来的数据，把发送过来的数据直接送回给电脑。 串口最基本的设置，就是波特率的设置。STM32的串口使用起来还是蛮简单的，只要你开启了串口时钟，并设置相应IO口的模式，然后配置一下波特率，数据位长度，奇偶校验位等信息，就可以使用了。下面，我们就简单介绍下这几个与串口基本配置直接相关的寄存器。 1，串口时钟使能。串口作为STM32的一个外设，其时钟由外设时钟使能寄存器控制，这里我们使用的串口1是在APB2ENR寄存器的第14位。APB2ENR寄存器在之前已经介绍过了，这里不再介绍。只是说明一点，就是除了串口1的时钟使能在APB2ENR寄存器，其他串口的时钟使能位都在APB1ENR。 2，串口复位。当外设出现异常的时候可以通过复位寄存器里面的对应位设置，实现该外设的复位，然后重新配置这个外设达到让其重新工作的目的。一般在系统刚开始配置外设的时候，都会先执行复位该外设的操作。串口1的复位是通过配置APB2RSTR寄存器的第14位来实现的。APB2RSTR寄存器的各位描述如下：
图3.3.1.1寄存器APB2RSTR各位描述 从上图可知串口1的复位设置位在APB2RSTR的第14位。通过向该位写1复位串口1，写0结束复位。其他串口的复位位在APB1RSTR里面。 3，串口波特率设置。每个串口都有一个自己独立的波特率寄存器USART_BRR，通过设置该寄存器达到配置不同波特率的目的。该寄存器的各位描述如下：
图3.3.1.2寄存器USART_BRR各位描述 前面提到STM32的分数波特率概念，其实就是在这个寄存器里面体现的。最低4位用来存放小数部分DIV_Fraction，[15:4]这12位用来存放整数部分DIV_Mantissa。高16位未使用。这里波特率的计算通过如下公式计算：
这里的file:///C:/Users/eyygzzg/AppData/Local/Temp/msohtml1/19/clip_image008.jpg（x=1、2）是给外设的时钟（PCLK1用于串口2、3、4、5，PCLK2用于串口1），USARTDIV是一个无符号的定点数，它的值可以有串口的BRR寄存器值得到。而我们更关心的是如何从USARTDIV的值得到USART_BRR的值，因为一般我们知道的是波特率，和PCLKx的时钟，要求的就是USART_BRR的值。 下面我们来介绍如何通过USARTDIV得到串口USART_BRR寄存器的值，假设我们的串口1要设置为9600的波特率，而PCLK2的时钟为72M。这样，我们根据上面的公式有： USARTDIV=72000000/9600*16=468.75 那么得到： DIV_Fraction=16*0.75=12=0X0C; DIV_Mantissa= 468=0X1D4; 这样，我们就得到了USART1->BRR的值为0X1D4C。只要设置串口1的BRR寄存器值为0X1D4C就可以得到9600的波特率。 4，串口控制。STM32的每个串口都有3个控制寄存器USART_CR1~3，串口的很多配置都是通过这3个寄存器来设置的。这里我们只要用到USART_CR1就可以实现我们的功能了，该寄存器的描述在《STM32参考手册》第496也有详细介绍，在这里我们就不列出来了。 5，数据发送与接收。STM32的发送与接收是通过数据寄存器USART_DR来实现的，这是一个双寄存器，包含了TDR和RDR。当向该寄存器写数据的时候，串口就会自动发送，当收到收据的时候，也是存在该寄存器内。该寄存器的各位描述如下：
图3.3.1.3寄存器USART_DR各位描述 可以看出，虽然是一个32位寄存器，但是只用了低9位（DR[8:0]），其他都是保留。 DR[8:0]为串口数据，包含了发送或接收的数据。由于它是由两个寄存器组成的，一个给发送用(TDR)，一个给接收用(RDR)，该寄存器兼具读和写的功能。TDR寄存器提供了内部总线和输出移位寄存器之间的并行接口。RDR寄存器提供了输入移位寄存器和内部总线之间的并行接口。 当使能校验位(USART_CR1种PCE位被置位)进行发送时，写到MSB的值(根据数据的长度不同，MSB是第7位或者第8位)会被后来的校验位该取代。 当使能校验位进行接收时，读到的MSB位是接收到的校验位。 6，串口状态。串口的状态可以通过状态寄存器USART_SR读取。USART_SR的各位描述如下：
图3.3.1.4寄存器USART_SR各位描述 这里我们关注一下两个位，第5、6位RXNE和TC。 RXNE（读数据寄存器非空），当该位被置1的时候，就是提示已经有数据被接收到了，并且可以读出来了。这时候我们要做的就是尽快去读取USART_DR，通过读USART_DR可以将该位清零，也可以向该位写0，直接清除。 TC（发送完成），当该位被职位的时候，表示USART_DR内的数据已经被发送完成了。如果设置了这个位的中断，则会产生中断。该位也有两种清零方式：1）读USART_SR，写USART_DR。2）直接向该位写0。 通过以上一些寄存器的操作外加一下IO口的配置，我们就可以达到串口最基本的配置了，关于串口更详细的介绍，请参考《STM32参考手册》第472页至502页，通用同步异步收发器一章。
3.3.2 硬件设计
该实验的硬件配置不同于前两个实验，串口1与USB串口默认是分开的，并没有在PCB上连接在一起，需要通过跳线帽来连接一下。这里我们把P4的RXD和TXD用跳线帽与P3的PA9和PA10连接起来。如下图所示：
图3.3.2.1硬件连接图 连接上这里之后，我们在硬件上就设置完成了，可以开始软件设计了。
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