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[其他ST产品] 【STM32】USART

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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:51 | 显示全部楼层
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。
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:51 | 显示全部楼层
例子：如果要波特率为115200，则由：

5082864bf8d1ba4a7e.png

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。
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:52 | 显示全部楼层
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。

9120964bf8d530e414.png

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。
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:54 | 显示全部楼层
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
6465264bf8dbf94282.png

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
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:55 | 显示全部楼层
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。
1209764bf8e03c22fe.png
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:55 | 显示全部楼层
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。
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:55 | 显示全部楼层
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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  1. void USART_Config(void)
    

  2. {
    

  3.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    

  4.         USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    


  5. 

  6.         // 打开串口用到的GPIO的时钟
    

  7.         DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
    

  8.         
    

  9.         // 打开串口外设的时钟
    

  10.         DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);
    


  11. 

  12.         // 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
    

  13.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN;
    

  14.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    

  15.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    

  16.         GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    


  17. 

  18.   // 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
    

  19.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN;
    

  20.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    

  21.         GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    

  22.         
    

  23.         // 配置串口的工作参数
    

  24.         // 配置波特率（BRR寄存器）
    

  25.         USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;
    

  26.         // 配置数据字长（CR1寄存器M位）
    

  27.         USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    

  28.         // 配置停止位（CR2寄存器STOP位）
    

  29.         USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    

  30.         // 配置校验位（CR1寄存器PCE位）
    

  31.         USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
    

  32.         // 配置硬件流控制
    

  33.         USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = 
    

  34.         USART_HardwareFlowControl_None;
    

  35.         // 配置工作模式，收发一起(CR1寄存器TE/RE位)
    

  36.         USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    

  37.         // 完成串口的初始化配置
    

  38.         USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);
    

  39.         
    

  40.         // 串口中断优先级配置
    

  41.         NVIC_Configuration();
    

  42.         
    

  43.         // 使能串口接收中断(CR1寄存器RXNEIE位)
    

  44.         USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);        
    

  45.         
    

  46.         // 使能串口(CR1寄存器UE位)
    

  47.         USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);            
    

  48. }
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:56 | 显示全部楼层
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
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:57 | 显示全部楼层
其中的串口中断优先级配置函数：

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  1. static void NVIC_Configuration(void)
    

  2. {
    

  3.   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    

  4.   
    

  5.   /* 嵌套向量中断控制器组选择 */
    

  6.   NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    

  7.   
    

  8.   /* 配置USART为中断源 */
    

  9.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;
    

  10.   /* 抢断优先级*/
    

  11.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    

  12.   /* 子优先级 */
    

  13.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    

  14.   /* 使能中断 */
    

  15.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    

  16.   /* 初始化配置NVIC */
    

  17.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    

  18. }
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:57 | 显示全部楼层
到此初始化已经完成，可以开始发送数据。

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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:57 | 显示全部楼层
发送一个字节
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  1. void Usart_SendByte( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch)
    

  2. {
    

  3.         /* 发送一个字节数据到USART */
    

  4.         USART_SendData(pUSARTx,ch);
    

  5.                 
    

  6.         /* 等待发送数据寄存器为空，置位后即退出循环 */
    

  7.         /* 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 */
    

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

  9. }
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:57 | 显示全部楼层
USART_SendData是标准库函数，其定义如下：
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  1. void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)
    

  2. {
    

  3.   /* Check the parameters */
    

  4.   assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));
    

  5.   assert_param(IS_USART_DATA(Data)); 
    

  6.     
    

  7.   /* Transmit Data */
    

  8.    /* 可以看出它是往DR寄存器直接装填数据*/
    

  9.    /* 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 */
    

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

  11. }
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:58 | 显示全部楼层
发送8位的数组
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  1. void Usart_SendArray( USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t *array, uint16_t num)
    

  2. {
    

  3.   uint8_t i;
    

  4.         
    

  5.         for(i=0; i<num; i++)
    

  6.   {
    

  7.             /* 发送一个字节数据到USART */
    

  8.             /* 调用上一个函数 */
    

  9.             Usart_SendByte(pUSARTx,array[i]);        
    

  10.   
    

  11.   }
    

  12.         /* 等待发送完成 */
    

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

  14. }
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:58 | 显示全部楼层
发送字符串
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  1. void Usart_SendString( USART_TypeDef * pUSARTx, char *str)
    

  2. {
    

  3.         unsigned int k=0;
    

  4.   do 
    

  5.   {
    

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

  7.       k++;
    

  8.   } while(*(str + k)!='\0');
    

  9.   
    

  10.   /* 等待发送完成 */
    

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

  12.   {}
    

  13. }
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:58 | 显示全部楼层
发送一个16位数
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  1. void Usart_SendHalfWord( USART_TypeDef * pUSARTx, uint16_t ch)
    

  2. {
    

  3.         uint8_t temp_h, temp_l;
    

  4.         
    

  5.         /* 取出高八位 */
    

  6.         temp_h = (ch&0XFF00)>>8;
    

  7.         /* 取出低八位 */
    

  8.         temp_l = ch&0XFF;
    

  9.         
    

  10.         /* 发送高八位 */
    

  11.         USART_SendData(pUSARTx,temp_h);        
    

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

  13.         
    

  14.         /* 发送低八位 */
    

  15.         USART_SendData(pUSARTx,temp_l);        
    

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

  17. }
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:58 | 显示全部楼层
串口中断服务函数
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  1. void DEBUG_USART_IRQHandler(void)
    

  2. {
    

  3.   uint8_t ucTemp;
    

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

  5.         {                
    

  6.                 ucTemp = USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
    

  7.     USART_SendData(DEBUG_USARTx,ucTemp);    
    

  8.         }         
    

  9. }
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:59 | 显示全部楼层
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。
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:59 | 显示全部楼层
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  1. ///重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
    

  2. int fputc(int ch, FILE *f)
    

  3. {
    

  4.                 /* 发送一个字节数据到串口 */
    

  5.                 USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);
    

  6.                 
    

  7.                 /* 等待发送完毕 */
    

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

  9.         
    

  10.                 return (ch);
    

  11. }
    


  12. 

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

  14. int fgetc(FILE *f)
    

  15. {
    

  16.                 /* 等待串口输入数据 */
    

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


  18. 

  19.                 return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
    

  20. }
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 16:59 | 显示全部楼层
注意需要勾选微库：
5418764bf8efa9fae9.png

这样，只要加上#include<stdio.h>，就可以用printf打印数据了。
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 楼主| 发GV第几啊 发表于 2023-7-25 17:00 | 显示全部楼层
标准库函数解释
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  1. void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);//将USART寄存器重置为默认值 ，即恢复出厂设置
    

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  12. void USART_LINBreakDetectLengthConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_LINBreakDetectLength);
    

  13. void USART_LINCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
    

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

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

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

  17. void USART_SetGuardTime(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_GuardTime);
    

  18. void USART_SetPrescaler(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Prescaler);
    

  19. void USART_SmartCardCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
    

  20. void USART_SmartCardNACKCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
    

  21. void USART_HalfDuplexCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
    

  22. void USART_OverSampling8Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
    

  23. void USART_OneBitMethodCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
    

  24. void USART_IrDAConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IrDAMode);
    

  25. void USART_IrDACmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
    

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

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

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

  29. void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
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