STM32的AFIO时钟什么时候需要开启

发表于 2023-5-27 13:08

      STM32F407最多可以提供6路串口；USART1 和 USART2 和 USART3；
1. 串口相关介绍及使用
1.1 串口设置的一般步骤：

1. 串口时钟使能，GPIO时钟使能；

2. 设置引脚复用器映射：调用GPIO_PinAFConfig()；函数；

3. GPIO初始化设置：设置模式为复用功能；

4. 串口参数初始化：设置波特率，字长，奇偶检验等参数；

5. 开启中断并且初始化NVIC，使能中断（需要开启中断时才会存在该步骤）；

6. 使能串口；

7. 编写中断处理函数：函数名格式为USARTxIRQHandler()；（x为对应的串口号，STM32F407的x取值为1 2 3 ）；注意区别51的中断命名格式；

8. 串口数据收发：void USART_SendData()；  //发送数据到串口，本质是调用串口数据寄存器 DR

                           uint16_t USART_ReceiveData()； //接受数据，从 DR 读取接收到的数据

9. 串口传输状态获取：FlagStatus USART_GetFlagStatus()；

                                 void USART_ClearITPendingBit()； //清除中断标志位

发表于 2023-5-27 13:08

1.1.1 串口时钟和GPIO时钟使能

串口使能函数：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//使能USART1时钟 (x取1)；

GPIO时钟使能：RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE); //使能GPIOA时钟
1.1.2 设置引脚复用器映射

引脚复用的意思就是说：STM32F407功能太多，引脚不够每个分配单独的功能，所以通过GPIO_PinAFConfig函数定义xx引脚复用另外的功能；

GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1); //PA9复用为USART1

GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);//PA10复用为USART1

GPIO_PinAFConfig函数的参数是：GPIO口，对应的引脚，复用的串口；注意：我们要把PA9、PA10都映射到串口1，我们要调用两次函数；

发表于 2023-5-27 13:08

1.1.3 GPIO端口模式设置

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; //GPIOA9与GPIOA10

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //复用功能

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHz

GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA9，PA10 、

发表于 2023-5-27 13:08

1.1.4 串口参数初始化

串口参数初始化和GPIO初始化基本一致：调用各自的初始化结构体函数即可；

USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//一般设置为9600；

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：所谓停止位实际上是一个时间长度。时间长度和串口通信的波特率有关，通信所用波特率的倒数即为一位，他在实际中表示为一个时间段；

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位：奇偶检验位是一个表示给定位数的二进制数中1的个数是奇数还是偶数的二进制数；如果一组给定数据位中1的个数是奇数，偶检验位就置1，从而使得1的个数为偶数；反之也是；在串行通信中，奇偶校验位通常是由UART这样的接口硬件生成、校验的，在接收方，通过接口硬件中的寄存器的状态位传给CPU以及操作系统。

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;// 串口硬件流设置

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//收发模式：串口通信的两种模式TXD和RXD；

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口

发表于 2023-5-27 13:09

1.1.5 开启中断并且初始化NVIC，使能中断

如果需要开启中断就需要配置中断优先级NVIC；调用函数：NVIC_Init；

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;  // NVIC中断优先级通道选择为串口通道

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPremptionPriority=3; // 抢占优先级3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =3;  // 响应优先级（也就是子优先级）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VIC寄存器

使能相应串口中断：void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState) ；注意：这个函数的第二个入口参数是标示使能串口的类型，也就是使能哪种中断，因为串口的中断类型有很多种；

如果需要开启中断，那么我们在系统初始化的时候就需要设置系统的中断优先级分组（main函数开头设置）NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2 ；2位抢占优先级，2位响应优先级；

发表于 2023-5-27 13:09

1.1.6 使能串口

使能串口调用函数USART_Cmd来实现；

USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口
1.1.7 串口数据发送与接收

STM32F4的发送与接收是通过数据寄存器USART_DR来实现的，双寄存器，包括TDR和RDR。当写数据时，串口自动发送；收到数据以后，数据也是保存在该寄存器中；

操作USART_DR寄存器发送数据函数：void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);

操作USART_DR寄存器读取收到数据的函数：uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

发表于 2023-5-27 13:09

1.1.8 串口状态

串口的状态通过状态寄存器USART_SR读取；

寄存器USART_SR：RXNE位（读数据寄存器非空）：当寄存器的该位置1时，提示有数据接收到了，并且可以通过USART_DR寄存器进行读取；可以通过USART_DR将该位清0，也可以直接向该位写0；TC（发送完成）：该位被置位时，表示USART_DR数据已经被发送完成了，可以通过USART_DR将该位清0，也可以直接向该位写0；

读取串口状态的函数：FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG)；这个函数的第二个入口参数非常关键，它是标示我们要查看串口的哪种状态，比如上面讲解的RXNE(读数据寄存器非空)以及TC(发送完成)。

ag. USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE);

USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC);

发表于 2023-5-27 13:09

1.1.9 获取中断状态

在中断过程中，判断中断是哪种中断，使用的函数是：ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT) ；

ag. 判断是否是串口发送完成中断：USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC) ；返回值SET，表明发送完成中断发生；

发表于 2023-5-27 13:09

1.1.10 中断服务函数

当发生中断的时候，程序就会执行中断服务函数。然后我们在中断服务函数中编写我们相应的逻辑代码即可 void USART1_IRQHandler(void)；

发表于 2023-5-27 13:15

2. 通信接口背景知识
2.1 处理器和外部设备通信的两种方式：

①：并行通信：

数据的各个位同时传输；因为是各个位同时传输的，所以传输的速度比较快。一次性的将8个位同时传输。

各个位同时传输，每个位都需要占用STM32的一个引脚，所以占用的引脚比较多。

发表于 2023-5-27 13:15

②：串行通信：

数据按位顺序进行传输；因为是按照位的顺序进行传输的，所以传输速度相对较慢。按顺序来传输，就不再需要每一位都占用一个引脚，所以占用的引脚相对较少。

发表于 2023-5-27 13:15

发表于 2023-5-27 13:15

2.2 串行通信_单工_半双工_全双工

串行通信按照数据传送方向分为：单工、半双工、全双工

单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输。

半双工：允许数据在两个方向上传输。但是同一时刻不允许数据同时在两个方向上传输。简单来说，就是一方向的传输正在进行，不允许另一方向的传输同时进行。实际上是一种切换方向的单工通信。

全双工：允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。

发表于 2023-5-27 13:16

发表于 2023-5-27 13:17

2.3 同步通信和异步通信

同步通信和异步通信都属于串行通信的通信方式。

同步通信：带时钟同步信号传输。比如：SPI、IIC协议

同步通信前，通信的双方必须建立同步，需要借助时钟，设置双方的时钟达到同一频率。字符是可以一个接着一个传输，但是每组信息(也称为信息帧)的开始要加上同步字符，在没有信息传输时，需要加上空字符，因为同步通信是不允许有间隙的。

发送一位是按照时钟来发送的，时钟上升沿，发送一位；下一个时钟上升沿，我再发送一位。

发表于 2023-5-27 13:17

异步通信：不带时钟同步信号。比如：UART(通用异步收发器)、单总线协议

异步通信中两个数据字符之间的传输间隔可以是任意的，不需要传输时钟。但是在异步通信方式中，发送和接收的双方必须约定相同的帧格式，否则会造成传输错误。

异步通信不需要时钟，通信双方约定好通信速率(波特率)、起始位、终点位、高电平1占的时间、低电平0占的时间等。就像51单片机中的单总线协议一样，高电平1这样定义：一个电位中电平占2/3记为高电平1，电平占1/3记为低电平0；

同步和异步是按照通信双方发送和接收的时钟来确定的；同一时钟下发，对应同一时钟下收，就是同步通信，反之就是异步通信；为了保证收发的同步，需要时钟的参与。

发表于 2023-5-27 13:18

2.4 常见的串行通信接口

UART(通用异步收发器)：

      TXD：发送端；

      RXD：接收端；

      GND：公共端；

      通信方式：异步通信；

      通信方向：全双工；

单总线(one-wire)：

      DQ：发送/接收端；

      通信方式：异步通信；

      通信方向：半双工；

SPI：

      SCK：同步时钟；

      MISO：主机输入，从机输出；

      MOSI：主机输出，从机输入；

      通信方式：同步通信；

      通信方向：全双工；

I2C：

      SCL：同步时钟；

      SDA：数据输入/输出端；

      通信方式：同步通信；

      通信方向：半双工；

STM32的串行通信接口：UART---通用异步收发器；USART---通用同步异步收发器；STM32F407一般是6个；

发表于 2023-5-27 13:18

2.5 STM32串口通信的特点

1. 全双工异步通信

2. 小数波特率发生器系统，提供精确的波特率

3. 可配置的16倍过采样或8倍过采样，因而为速度容差与时钟容差的灵活配置提供了可能

(过采样：采样频率高于信号最高频率的两倍，称过采样。)

4. 可编程的数据字长度(8位或者9位)

5. 可配置的停止位(支持1或者2位停止位)

6. 可配置的使用DMA多缓冲器通信

7. 单独的发送器和接收器使能位

8. 检测标志：①接收缓冲器 ②发送缓冲器空 ③传输结束标志

9. 多个带标志的中断源。触发中断

10. 其他：校验控制，四个错误检测标志

发表于 2023-5-27 13:18

2.6 STM32通信过程

首先UART是串行发送，所以是按照双方约定的波特率进行一位一位的接收发送；RXD接收过程，MCU内核接收外设一位一位传来的数据到移位寄存器，移位寄存器存放满之后同时发送到缓冲寄存器，然后被MCU内核所接收；

数据发送的过程同样如此，MCU内核将所要发送的数据发送给数据缓冲器，数据缓冲器同时将数据发送给移位寄存器，移位寄存器一位一位的将数据发送给外设。

发表于 2023-5-27 13:19

2.7 STM32串口异步通信需要定义的参数

①起始位  ---通信双方约定好的起始位，比方说，双方通信前都是高电平1，设置起始位为低电平0，设定一旦遇到0双方就开始通信。

②数据位(8位或者9位)

③奇偶校验位(第9位)  ---8位+1位(奇偶校验位)  ；奇偶校验位的意思就是：如果设定为奇校验，如果8位中1的个数为偶数，则第九位补1，否则补0；

                                                                                                                     如果是偶校验，8位中1的个数是奇数，则第九位补1，否则补0；

奇偶校验的区分就是1的个数为奇数还是偶数；

④停止位(1,15,2位)  ---传输的最后一位是停止位；停止位以后就开始下一个起始位；

⑤波特率设置  ---传输的效率

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