STM32-串口通信(串口的接收和发送)

只看该作者 · 2023-9-24 00:53

STM32的串口通信
本文在于记录自己的学习过程中遇到的问题和总结，各种情况下串口通信在STM32的实际使用方面占有很大的比重，本文主要对串口通信做一个简要的总结。

一、STM32里的串口通信
在STM32里，串口通信是USART,STM32可以通过串口和其他设备进行传输并行数据，是全双工，异步时钟控制，设备之间是点对点的传输。对应的STM32引脚分别是RX和TX端。STM32的串口资源有USART1、USART2、USART3.

串口的几个重要的参数:

波特率，串口通信的速率
空闲，一般为高电平
起始位，标志一个数据帧的开始，固定为低电平。当数据开始发送时，产生一个下降沿。(空闲–>起始位)
数据位，发送数据帧，1为高电平，0为低电平。低位先行。
比如发送数据帧0x0F 在数据帧里就是低位线性即 1111 0000
校验位，用于数据验证，根据数据位的计算得来。有奇校验，偶校验和无校验。
停止位，用于数据的间隔，固定为高电平。数据帧发送完成后，产生一个上升沿。(数据传输–>停止位)

下方就是一个字节数据的传输过程，从图中可以看出，串口发送的数据一般都是以数据帧的形式进行传输，每个数据帧都由起始位，数据位，停止位组成，且停止位可变。

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二、串口的发送和接收
USART是STM32内部集成的硬件外设，可以根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧时序，从TX引脚发送出去，也可以自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接成一个字节数据，存放在数据寄存器里。

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当配置好USART的电路之后，直接读取数据寄存器，就可以自动发送数据和接收数据了。在发送和接收的模块有4个重要的寄存器

发送数据寄存器TDR
发送移位寄存器，把一个字节的数据一位一位的移出去
接收数据寄存器RDR
接收移位寄存器，把一个字节的数据

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下方为串口的发送和接收图解：

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串口发送
在配置串口的各个参数时，可以选择发送数据帧的数据位的大小，可选8位或9位。

串口发送数据实际上就是对发送数据寄存器TDR进行写操作。

1. 当串口发送数据时，会检测发送移位寄存器是不是有数据正在移位，如果没有移位，那么这个数据就会立刻转移到发送移位寄存器里。准备发送。

2. 当数据移动到移位寄存器时，会产生一个TXE发送寄存器空标志位，该位描述如下。当TXE被置1，那么就可以在TDR写入下一个数据了。即发送下一个数据。

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3. 发送移位寄存器在发送器控制的控制下，向右移位，一位一位的把数据传输到TX引脚。

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4. 数据移位完成后，新的数据就会再次从TDR转移到发送移位寄存器里来，依次重复1-3的过程。通过读取TXE标志位来判断是否发送下一个数据。

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串口接收
数据从RX引脚通向接收移位寄存器，在接收控制的控制下，一位一位的读取RX的电平，把第一位放在最高位，然后右移，移位八次之后就可以接收一个字节了。
当一个字节数据移位完成之后，这一个字节的数据就会整体的移到接收数据寄存器RDR里来。
在转移时会置RXNE接收标志位，即RDR寄存器非空，下方为该位的描述。当被置1后，就说明数据可以被读出。

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下图即为串口接收的工作流程

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三、串口在STM32中的配置
首先要明确几点：使用STM32串口外设中的哪一个？串口发送或者接收数据？串口相关的参数配置？发送或接收是否使用到中断？

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下方为串口发送的配置。

1. RCC开启USART、串口TX/RX所对应的GPIO口

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE); //开启USART2的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //开启GPIOA的时钟

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2. 初始化GPIO口
这里注意哈，根据自己的需求来配置GPIO口，发送和接收是都需要还是只需要其中一个。然后对应的根据引脚定义表来初始化对应的GPIO口。

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USART2对应的引脚

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USART1对应的引脚

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这里根据手册来看，RX引脚模式配置成浮空输入或者上拉输入。TX引脚模式配置成复用推挽输出。

**比如我这里只初始化TX发送端**

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//TX端
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2; //USART2对应的TX端为GPIOA2
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //50MhZ
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

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3. 串口初始化
注意哈，USART_Init()这个函数，是用来配置串口的相关参数的。

USART_BaudRate 串口通信使用的波特率一般是9600或者是115200，这里我们给9600
USART_HardwareFlowControl 是否选择硬件流触发，一般这个我们也不选，所以选择无硬件流触发。
USART_Mode 这个参数要注意了哈，串口的模式，发送模式还是接收模式，还是两者都有
USART_Parity 校验位，可以选择奇偶校验和不校验。没有需求就直接无校验
USART_StopBits 停止位有1、0.5、2位，我们这里选1位停止位
USART_WordLength 数据位有8位和9位可以选择

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//串口初始化
USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
USART_StructInit(&USART_InitStruct);  //初始默认值
USART_InitStruct.USART_BaudRate=9600;
USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; //不使用硬件流触发
USART_InitStruct.USART_Mode=USART_Mode_Tx;    //TX 发送模式
USART_InitStruct.USART_Parity=USART_Parity_No;    //不选择校验
USART_InitStruct.USART_StopBits=USART_StopBits_1;    //停止位1位
USART_InitStruct.USART_WordLength=USART_WordLength_8b; //数据位8位
USART_Init(USART2,&USART_InitStruct);