【STM32】USART

只看该作者 · 2023-7-25 16:51

USARTDIV由BRR寄存器定义，低4位定义其小数部分，高12位定义其整数部分。

只看该作者 · 2023-7-25 16:51

例子：如果要波特率为115200，则由：

得到USARTDIV=39.0625，DIV_Fraction=0.0625*16=0x01,DIV_Mantissa=39=0x17,则BRR应设置为0x171。

有时候不能保证经过配置后的实际波特率与目标波特率完全相等，但允许10%以内的误差，要知道USART是支持异步通信的，收发双方波特率不用完全一致。

只看该作者 · 2023-7-25 16:52

波特率与比特率的区别：比特率容易理解，即bit/s，波特率表示每秒传输多少个码元，常见的通讯中一个码元表示两种状态（0或1），要知道一个比特也表示两种状态（0或1），所以大部分情况下比特率与波特率从数值上是划等号的（单位不一样）。

假设某种通讯中一个码元表示4种状态（ABCD），物理上可以用0V、2V、4V、6V表示。此时必须用两个二进制才能表示此种通讯下的一个状态（00表示A,01表示B，10表示C，11表示D），也就是一个码元对应两个二进制位，码元数是二进制数的一半，故波特率是比特率的一半。

比特率仅是二进制下的概念，波特率是所有进制下的概念，比特率是波特率的子集。

只看该作者 · 2023-7-25 16:54

关于不同波特率对应的传输速度
常见波特率从2400到460800不等，2400即

2400 / 8 / 1024 = 0.29 k b / s 2400/8/1024=0.29kb/s

USART对波特率其实没有上限，需要考虑到实际通信双方的参数要求，F1的波特率最高支持4.5Mb/s

只看该作者 · 2023-7-25 16:55

5.保护时间和预分频寄存器
智能卡模式或红外模式下需要配置GTPR，此处省略。

只看该作者 · 2023-7-25 16:55

四、代码编写
下面的代码都是基于“USART主机接电脑USB”硬件基础编写的。

只看该作者 · 2023-7-25 16:55

1.中断接收
功能：主机可向PC发送字节、数组、字符串、16位数据；主机通过中断方式接收数据。
首先是硬件初始化：

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void USART_Config(void)

{

        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

        USART_InitTypeDef USART_InitStructure;



        // 打开串口用到的GPIO的时钟

        DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);

        

        // 打开串口外设的时钟

        DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);



        // 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN;

        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

        GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);



  // 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN;

        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

        GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

        

        // 配置串口的工作参数

        // 配置波特率（BRR寄存器）

        USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;

        // 配置数据字长（CR1寄存器M位）

        USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

        // 配置停止位（CR2寄存器STOP位）

        USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

        // 配置校验位（CR1寄存器PCE位）

        USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;

        // 配置硬件流控制

        USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = 

        USART_HardwareFlowControl_None;

        // 配置工作模式，收发一起(CR1寄存器TE/RE位)

        USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

        // 完成串口的初始化配置

        USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);

        

        // 串口中断优先级配置

        NVIC_Configuration();

        

        // 使能串口接收中断(CR1寄存器RXNEIE位)

        USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);        

        

        // 使能串口(CR1寄存器UE位)

        USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);            

}

只看该作者 · 2023-7-25 16:56

为什么TXD/RXD要配置为推挽复用和浮空输入模式？

答：数据手册规定，具体可看【STM32】GPIO末尾

只看该作者 · 2023-7-25 16:57

其中的串口中断优先级配置函数：

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static void NVIC_Configuration(void)

{

  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  

  /* 嵌套向量中断控制器组选择 */

  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

  

  /* 配置USART为中断源 */

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;

  /* 抢断优先级*/

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

  /* 子优先级 */

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

  /* 使能中断 */

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

  /* 初始化配置NVIC */

  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

只看该作者 · 2023-7-25 16:57

到此初始化已经完成，可以开始发送数据。

只看该作者 · 2023-7-25 16:57

发送一个字节

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void Usart_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch)

{

        /* 发送一个字节数据到USART */

        USART_SendData(pUSARTx,ch);

                

        /* 等待发送数据寄存器为空，置位后即退出循环 */

        /* 但TXE置位并不代表数据已从TXD引脚发送完毕，只是说明发送寄存器空了，可以填装下一个数据了 */

        while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);        

}

只看该作者 · 2023-7-25 16:57

USART_SendData是标准库函数，其定义如下：

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void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)

{

  /* Check the parameters */

  assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));

  assert_param(IS_USART_DATA(Data)); 

    

  /* Transmit Data */

   /* 可以看出它是往DR寄存器直接装填数据*/

   /* DR寄存器是8位的，个人觉得形参写uint8_t更直接，可能是为了跟其他函数保持参数格式一致吧 */

  USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF);

}

只看该作者 · 2023-7-25 16:58

发送8位的数组

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void Usart_SendArray( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t *array, uint16_t num)

{

  uint8_t i;

        

        for(i=0; i<num; i++)

  {

            /* 发送一个字节数据到USART */

            /* 调用上一个函数 */

            Usart_SendByte(pUSARTx,array[i]);        

  

  }

        /* 等待发送完成 */

        while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TC)==RESET);

}

只看该作者 · 2023-7-25 16:58

发送字符串

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void Usart_SendString( USART_TypeDef * pUSARTx, char *str)

{

        unsigned int k=0;

  do 

  {

      Usart_SendByte( pUSARTx, *(str + k) );

      k++;

  } while(*(str + k)!='\0');

  

  /* 等待发送完成 */

  while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TC)==RESET)

  {}

}

只看该作者 · 2023-7-25 16:58

发送一个16位数

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void Usart_SendHalfWord( USART_TypeDef * pUSARTx, uint16_t ch)

{

        uint8_t temp_h, temp_l;

        

        /* 取出高八位 */

        temp_h = (ch&0XFF00)>>8;

        /* 取出低八位 */

        temp_l = ch&0XFF;

        

        /* 发送高八位 */

        USART_SendData(pUSARTx,temp_h);        

        while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);

        

        /* 发送低八位 */

        USART_SendData(pUSARTx,temp_l);        

        while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);        

}

只看该作者 · 2023-7-25 16:58

串口中断服务函数

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void DEBUG_USART_IRQHandler(void)

{

  uint8_t ucTemp;

        if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_RXNE)!=RESET)

        {                

                ucTemp = USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);

    USART_SendData(DEBUG_USARTx,ucTemp);    

        }         

}

只看该作者 · 2023-7-25 16:59

printf重定向
我们想直接使用c语言里面的printf、scanf等函数，就需要对其进行重定向。

由于printf 最终是调用 fputc 输出数据，而 fputc 是一个 weak（弱引用）函数，覆写即可重定向 printf。scanf也是如此。

只看该作者 · 2023-7-25 16:59

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///重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数

int fputc(int ch, FILE *f)

{

                /* 发送一个字节数据到串口 */

                USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);

                

                /* 等待发送完毕 */

                while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);                

        

                return (ch);

}



///重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数

int fgetc(FILE *f)

{

                /* 等待串口输入数据 */

                while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);



                return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);

}

只看该作者 · 2023-7-25 16:59

注意需要勾选微库：

这样，只要加上#include<stdio.h>，就可以用printf打印数据了。

只看该作者 · 2023-7-25 17:00

标准库函数解释

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void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);//将USART寄存器重置为默认值 ，即恢复出厂设置

void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);//将USART_InitStruct里的参数写入寄存器

void USART_StructInit(USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);//给USART_InitStruct填充默认值

void USART_ClockInit(USART_TypeDef* USARTx, USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);//同步通讯时需要用到

void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);//给USART_ClockInitStruct填充默认值

void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//使能USART

void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);//中断使能

void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState);//DMA使能

void USART_SetAddress(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Address);//USART节点地址设置

void USART_WakeUpConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_WakeUp);//USART唤醒方式

void USART_ReceiverWakeUpCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//静默模式使能

void USART_LINBreakDetectLengthConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_LINBreakDetectLength);

void USART_LINCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);//发送数据

uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);//接收数据

void USART_SendBreak(USART_TypeDef* USARTx);//发送断开字符

void USART_SetGuardTime(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_GuardTime);

void USART_SetPrescaler(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Prescaler);

void USART_SmartCardCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

void USART_SmartCardNACKCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

void USART_HalfDuplexCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

void USART_OverSampling8Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

void USART_OneBitMethodCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

void USART_IrDAConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IrDAMode);

void USART_IrDACmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);//获取状态

void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);//清除状态

ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);//检查指定的USART中断是否发生。

void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);