STM32系列单片机广泛应用于各种嵌入式开发中，其中STM32F4系列以其高性能和丰富的外设配置，成为开发者的首选之一。本文将详细介绍STM32F407VG单片机，重点讲解如何使用该芯片实现USART串口通信，并通过实例代码帮助大家更好地理解STM32F4系列的应用。
STM32F407VG概述STM32F407VG是一款基于ARM Cortex-M4内核的高性能32位微控制器，适用于高速信号处理和复杂算法的应用。其主要特点包括：
- 内核：Cortex-M4，主频可达168 MHz，支持浮点运算
- 内存：512 KB Flash，192 KB SRAM
- 外设：USART、SPI、I2C、ADC、DAC、CAN、USB、SDIO等
- 输入输出：168个I/O引脚，支持多种功能
- 工作电压：2.0V到3.6V
- 工作温度：-40℃到+85℃
STM32F407VG具有强大的计算能力和丰富的外设，适合需要高速通信、大数据处理、实时控制的应用。其内置的浮点运算单元（FPU）使得数**算效率更高，尤其适合需要快速数据处理的任务。
开发环境配置- 开发板：常见的开发板如STM32F4Discovery或Nucleo-F4系列。
- 编程器：ST-LINK/V2调试器或J-Link。
- 开发环境：STM32CubeIDE或者Keil uVision。
在本教程中，我们将使用STM32CubeIDE进行开发，STM32CubeIDE集成了代码编写、调试和生成外设配置的工具，适合初学者和有经验的开发者。
USART串口通信简介USART（通用同步异步收发传输器）是一种常见的串行通信接口，在嵌入式开发中非常重要。STM32F407VG提供了多个USART接口，可以进行串口通信。通过USART，我们可以将数据从MCU发送到其他设备或接收外部设备的数据。
USART工作模式：- 异步模式：常用于常规的串口通信，如PC与MCU之间的通信。
- 同步模式：用于高速数据传输，通常与外部时钟同步。
USART串口通信示例本示例将介绍如何在STM32F407VG上实现一个简单的USART通信程序，其中MCU将通过串口发送数据，并接收来自PC的指令。我们将使用USART1进行通信，并配置为异步模式。
配置步骤- 启动STM32CubeIDE并创建新项目，选择STM32F407VG作为目标MCU。
- 在Pinout & Configuration中，将PA9（TX）和PA10（RX）配置为USART1的TX和RX引脚。
- 配置USART1外设，设置波特率为9600，数据位8，停止位1，无校验。
- 配置系统时钟，默认设置即可。
- 生成代码并打开项目。
编写代码下面是实现USART串口通信的代码示例。在该程序中，我们将通过USART1发送一串数据并接收来自PC的数据。
#include "main.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"
UART_HandleTypeDef huart1;
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
int main(void)
{
// 初始化HAL库
HAL_Init();
// 配置系统时钟
SystemClock_Config();
// 初始化GPIO
MX_GPIO_Init();
// 初始化USART1
MX_USART1_UART_Init();
uint8_t txData[] = "Hello from STM32!";
uint8_t rxData[20];
// 主循环
while (1)
{
// 发送数据
HAL_UART_Transmit(&huart1, txData, sizeof(txData) - 1, HAL_MAX_DELAY);
// 接收数据
HAL_UART_Receive(&huart1, rxData, sizeof(rxData), HAL_MAX_DELAY);
// 根据接收到的数据做相应处理
if (rxData[0] == '1')
{
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD, GPIO_PIN_12); // 控制LED
}
HAL_Delay(1000); // 延时1秒
}
}
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLLMUL9;
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2);
}
static void MX_GPIO_Init(void)
{
__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
}
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9; // USART1 TX
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10; // USART1 RX
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_INPUT;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
huart1.Instance = USART1;
huart1.Init.BaudRate = 9600;
huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
HAL_UART_Init(&huart1);
}
- HAL库初始化：初始化HAL库，使得系统可以使用HAL驱动。
- USART初始化：通过MX_USART1_UART_Init()函数配置USART1，设置波特率为9600、数据位8、停止位1等。
- 数据传输：通过HAL_UART_Transmit()函数发送数据，通过HAL_UART_Receive()接收来自PC的数据。
- LED控制：根据接收到的命令（如'1'），控制GPIO引脚输出，从而点亮或熄灭LED。
编译与烧录编写完代码后，可以使用STM32CubeIDE进行编译，并通过ST-LINK/V2调试器将程序烧录到STM32F407VG开发板上。完成烧录后，使用串口调试工具（如PuTTY）连接到MCU的USART1接口，发送数据并观察LED的变化。
总结STM32F407VG是一个高性能的MCU，适用于复杂的嵌入式应用。在本示例中，我们演示了如何使用USART串口进行数据传输和接收，以及如何通过接收到的指令控制LED灯。这个基础示例可以扩展到更复杂的通信协议和控制任务，帮助开发者快速入门STM32F4系列的应用开发。
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