关于STM32串口的资料可以在RM0008 Reference Manual中找到,有中文版的资料。STM32F103支持5个串口,选取USART1用来实验,其对应的IO口为PA9和PA10。这次的实验基于ALIENTEK的开发板,开发版通过CH340G实现将串口转成USB。因此需要做好一些准备工作。

1.PC端安装Keil v5 MDK开发工具;

2.PC端安装CH340G的驱动;

3.PC端安装ATK XCOM串口收发程序

STM32的串口编程思路:

1.串口时钟设置和复位;

2.选取发射口和接收口的引脚,并设置GPIO端口参数;

3.串口参数的初始化(完成波特率、字长、奇偶校验、收发模式等参数的设置);

4.初始化NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller,内嵌向量中断控制器);

5.开启中断和使能串口

代码如下:

 //main.c:
#include "uart.h" int main()
{
uart1_init();
while()
{
}
}
 //USART.c
#include "uart.h" #define USART1_REC_LEN 256 u8 Uart1_RevBuf_Tail = ;//接收缓冲区尾部
u8 Uart1_RevBuf[USART1_REC_LEN];//接收缓冲区数组 void uart1_init()
{
//GPIO端口设置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
USART_DeInit(USART1); //USART1端口配置
//UASART_TX PA9
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PA9
//USART1_RX PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PA10 //USART1 初始化设置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = ;//波特率设置
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
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1 //Usart1 NVIC 配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//串口1中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=;//抢占优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =; //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 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启相关中断
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1 } //串口1中断服务程序
void USART1_IRQHandler(void)
{
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中断
{ Uart1_RevBuf[Uart1_RevBuf_Tail] = USART_ReceiveData(USART1);//读取接收到的数据,将尾标后移
USART_SendData(USART1,Uart1_RevBuf[Uart1_RevBuf_Tail]);//发送接收到的数据
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET)
{}
Uart1_RevBuf_Tail++;
if(Uart1_RevBuf_Tail>USART1_REC_LEN-)
{
Uart1_RevBuf_Tail = ;
}
}
}

主函数非常简单,就是调用uart_init()然后等待串口1的接收中断触发。串口1的中断服务函数功能是:当PC端发送据后,将接收到的数据重新发回给PC机。uart_init()的功能是完成串口的配置。在接收数据的时候设置了一个容量位256的数据缓冲区Uart1_RevBuf,用来存放接收到的数据。

程序的运行结果如下。分别发送AA,BB,CC后PC端接收到了AA 0D 0A BB 0D 0A CC 0D 0A,0D和0A分别表示回车和换行。说明结果正确。

在实际应用中,上位机可以通过多个串口和多个从设备进行通信,因此在串口通信的时候要自行规定一个通信协议。比如由1.头,2.设备号,3.数据长度,4.数据,5.结束位,6.间隔位组成一个数据包。根据协议编写解包函数。解包函数的大致思路就是将接收到的数据一步一步的进行判断,最终完成解出数据的功能。

1.数据包定义:

头:0xAB,设备号:0x01(一号设备),数据长度:0x08(8位数据),数据位:DATA,结束位:0xFF,间隔位:0xFF 0xFF

2.解包函数:

PC机发送一个数据包:AB 01 08 00 01 02 03 04 05 06 07 FF FF FF,解包函数能够将数据00 01 02 03 04 05 06 07取出来并再次发送给PC机。PC机将数据发送给STM32F103,触发接收中断,将数据存入接收缓冲区中,解包函数从缓冲区的头部开始检索,完成数据分析,取出数据。代码如下:

#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h> #define Usart1RecLength 256 u8 Uart1_RevBuf_Tail = ;
u8 Uart1_RevBuf_Head = ;
u8 Uart1_RevBuf[Usart1RecLength];
u8 RecState = ;
u8 TemplateData;
u8 DataLength = ;
u8 Data[]={}; typedef struct
{
u8 StartDataError;
u8 DeviceDataError;
u8 LengthDataError;
u8 StopDataError; u8 DataReady;
}DataFrameFlag; DataFrameFlag USART1_FrameFlags; void USART1_IRQHandler(void)
{
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中断
{
Uart1_RevBuf[Uart1_RevBuf_Tail] = USART_ReceiveData(USART1); //读取接收到的数据
Uart1_RevBuf_Tail++;
if(Uart1_RevBuf_Tail > Usart1RecLength-)
{
Uart1_RevBuf_Tail = ;
}
}
} void RecDataAnalysis()
{
u8 i = ;
if(Uart1_RevBuf_Head != Uart1_RevBuf_Tail)//判断是否有数据
{
TemplateData = Uart1_RevBuf[Uart1_RevBuf_Head];//从数据缓冲区取数据
Uart1_RevBuf_Head ++;
if(Uart1_RevBuf_Head > Usart1RecLength-)
{
Uart1_RevBuf_Head = ;
} USART1_FrameFlags.DeviceDataError = ;
USART1_FrameFlags.StopDataError = ;
USART1_FrameFlags.LengthDataError = ;
USART1_FrameFlags.StartDataError = ; switch(RecState)
{
case :
if(TemplateData == 0xAB)//头
{
RecState = ;
}
else
{
RecState = ;
USART1_FrameFlags.StartDataError = ;
}
break;
case :
if(TemplateData == 0x01)//设备号
{
RecState = ;
}
else
{
RecState = ;
USART1_FrameFlags.DeviceDataError = ;
}
break;
case :
if(TemplateData == 0x08)//数据位
{
RecState = ;
}
else
{
RecState = ;
USART1_FrameFlags.LengthDataError = ;
}
break;
case ://转存数据
if(DataLength == )
{
RecState = ;
USART1_FrameFlags.DataReady = ;
}
else if(DataLength != )
{
Data[-DataLength] = TemplateData;
DataLength = DataLength -;
}
break;
case :
if(TemplateData == 0xFF)//尾部
{
RecState = ;
DataLength = ;
}
else
{
for(i=;i < ;i++)
{
Data[i] = ;
}
RecState = ;
DataLength = ;
USART1_FrameFlags.StopDataError = ;
USART1_FrameFlags.DataReady = ;
}
break;
default:
for(i=;i < ;i++)
{
Data[i] = ;
}
RecState = ;
DataLength = ;
break;
}
}
} void Resend()//测试用重发数据函数
{
u8 i = ;
if(USART1_FrameFlags.DataReady == )
{
for(i=;i<;i++)
{
USART_SendData(USART1,Data[i]);
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);
USART1_FrameFlags.DataReady = ;
}
}
}

函数RecDataAnalysis()完成数据解包,函数Resend()在解包函数准备好数据将数据回发给PC机。结构体DataFrameFlag的作用是当数据出现错误时完成报错,是可选功能,程序中给了一种思路,未做调试。结果如下:

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