STM32—串口使用总结

文章目录

• 一.仅向上位机打印调试信息
• 二.与上位机交互信息
• 三.作为驱动接口
• 四.结合DMA接收数据帧

在日常学习中，串口经常作为和上位机通信的接口，进行打印信息方便调试程序，有时也会作为模块的驱动接口，所以总结一下串口的几种使用方法对以后的开发还是很有帮助的。

有关串口的知识我在之前的博客中有介绍：
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一.仅向上位机打印调试信息

单纯利用串口向上位机打印调试信息，程序如下：

void USART1_Init( uint32_t btl )
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;
	USART_InitTypeDef USART_InitStruct;

	RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE );

	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//Tx
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//Rx
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );

	USART_InitStruct.USART_BaudRate = btl;
	USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
	USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	USART_Init( USART1, &USART_InitStruct );

	USART_Cmd( USART1, ENABLE );

}

//串口重定向，直接利用printf函数输出调试信息
int fputc( int ch, FILE *f )
{
	USART_SendData( USART1, ( uint8_t )ch );
	while( USART_GetFlagStatus( USART1, USART_FLAG_TXE )!=SET );
	return ch;
}

记得包含头文件，勾选Use MicroLIB，以使用printf等函数

二.与上位机交互信息

相比于上面的单向通信，有时候需要从上位机接收信息，然后进行反馈，这个时候就使用到串口的中断了。
上位机向单片机发送字符串，接收后再发送给上位机：

void USART1_Init( uint32_t btl )
{
	/* 结构体声明 */
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;
	USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;

	/* 打开时钟 */
	RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );
	RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE );

	/* GPIO配置 */
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//Tx
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//Rx
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );

	/* 串口配置 */
	USART_InitStruct.USART_BaudRate = btl;
	USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;//收发模式
	USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	USART_Init( USART1, &USART_InitStruct );

	/* 中断配置 */
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
	USART_ITConfig( USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE );//接收寄存器非空触发中断

	/* 使能串口 */
	USART_Cmd( USART1, ENABLE );

}

volatile uint8_t n=0;
//接收缓冲区
uint8_t USART1_Rx_Buf[100];
void USART1_IRQHandler( void )
{
	if( USART_GetITStatus( USART1, USART_IT_RXNE )==SET )
	{
			USART1_Rx_Buf[n]=USART_ReceiveData( USART1 );
			n++;
	}
	USART_ClearFlag( USART1, USART_IT_RXNE );
}

每从上位机中接收一字节的数据，都将数据存储在串口的接收缓冲区USART1_Rx_Buf[100]中。

三.作为驱动接口

一些模块的驱动接口就是串口，这个时候就需要单片机从模块中读取指定格式的数据，比如GPS模块，将定位信息从串口发出，单片机解析串口数据，显示在上位机中。
usart3用来与GPS模块通信，从GPS模块接收数据，认为10ms内的数据属于一次数据，所以就需要定时器来控制时间。
usart3：

//串口1中断服务程序
//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误
u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收状态
//bit15，	接收完成标志
//bit14，	接收到0x0d
//bit13~0，	接收到的有效字节数目
u16 USART_RX_STA=0;       //接收状态标记	  

void uart_init(u32 bound){
  //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);	//使能USART1，GPIOA时钟

	//USART1_TX   GPIOA.9
  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GPIOA.9

  //USART1_RX	  GPIOA.10初始化
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10  

  //Usart1 NVIC 配置
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//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 初始化设置

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
	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
  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1 

}

void USART1_IRQHandler(void)                	//串口1中断服务程序
	{
	u8 Res;

	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
		{
		Res =USART_ReceiveData(USART1);	//读取接收到的数据

		if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
			{
			if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
				{
				if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
				else USART_RX_STA|=0x8000;	//接收完成了
				}
			else //还没收到0X0D
				{
				if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
				else
					{
					USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
					USART_RX_STA++;
					if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收
					}
				}
			}
     }
} 

time7：

extern vu16 USART3_RX_STA;

//定时器7中断服务程序
void TIM7_IRQHandler(void)
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM7, TIM_IT_Update) != RESET)//是更新中断
	{
		USART3_RX_STA|=1<<15;	//标记接收完成
		TIM_ClearITPendingBit(TIM7, TIM_IT_Update  );  //清除TIM7更新中断标志
		TIM_Cmd(TIM7, DISABLE);  //关闭TIM7
	}
}

//通用定时器7中断初始化
//这里时钟选择为APB1的2倍，而APB1为42M
//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数
//定时器溢出时间计算方法:Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft us.
//Ft=定时器工作频率,单位:Mhz
//通用定时器中断初始化
//这里始终选择为APB1的2倍，而APB1为36M
//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数
void TIM7_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM7, ENABLE);//TIM7时钟使能    

	//定时器TIM7初始化
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM7, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

	TIM_ITConfig(TIM7,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM7中断,允许更新中断

	TIM_Cmd(TIM7,ENABLE);//开启定时器7

	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM7_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0 ;//抢占优先级0
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;		//子优先级2
	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

}

四.结合DMA接收数据帧

当单片机从串口上接收数据时，一般我们都是接收一个字节数据，进入一次中断，在中断中处理数据或者做标记，这种方法虽然简单，但是对于大量数据的情况，频繁地进入中断处理数据就占有了CPU的宝贵资源。
这个时候我们可以使用DMA来接收数据，DMA接收数据的好处就是省CPU资源，DMA仅仅在初始化的时候占用一下CPU资源，其他操作都是在DMA的控制器来完成的。

使用背景：单片机从USART2中接收传感器传回的数据帧（12字节），传感器每秒上报一次数据，要求单片机可以收到完整数据并且可以对数据进行处理。

程序框架：以往串口接收数据都是判断数据寄存器非空的，一字节一字节地接收，现在使用DMA，使每一次数据寄存器的值都自动传给内存指定地址（也就是指定的数据缓冲区），当串口接收完一帧数据后，会触发空闲中断，这意味着一帧数据的接收完成，我们只需要在数据缓冲区中对数据进行处理即可。

代码：

uint8_t USART2_Rx_Buf[12];

void USART2_Config( void )
{
	/* 声明各结构体 */
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;

	/* 打开时钟 */
	RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );
	RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE );
	RCC_AHBPeriphClockCmd( RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE );

	/* GPIO配置 */
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;                 //USART2_Tx:PA2
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;                //USART2_Rx:PA3
	GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );

	/* 串口配置 */
	USART_DeInit( USART2 );
	USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;                //波特率:9600
	USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;
	USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	USART_Init( USART2, &USART_InitStruct);

	/* 中断配置 */
	NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_2 );
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
	NVIC_Init( &NVIC_InitStruct );
	USART_ITConfig( USART2, USART_IT_IDLE, ENABLE );      //空闲中断
	USART_DMACmd( USART2, USART_DMAReq_Rx, ENABLE );   //开启DMA接收

	/* 配置DMA传输数据 USART2对应DMA1的通道6 方向：外设到存储器*/
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = USART2_BASE+0x04;              // 设置DMA源地址：串口数据寄存器地址*/
	DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)USART2_Rx_Buf;           // 内存地址(要传输的变量的指针)
	DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;                        // 方向：从外设到内存
	DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 12;                                    // 传输大小	一帧数据12字节
	DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;          // 外设地址不增
	DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;   				 // 内存地址自增
	DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = 	DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外设数据单位
	DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;           // 内存数据单位
	DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;	                       //正常 DMA模式，一次或者循环模式
	DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;                     // 优先级：中
	DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                              // 禁止内存到内存的传输
	DMA_Init( DMA1_Channel6, &DMA_InitStruct );
	DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC5);
	DMA_Cmd( DMA1_Channel6, ENABLE );//使能DMA

	/* 使能串口 容易忽略 */
	USART_Cmd( USART2, ENABLE);

}

/* 串口空闲中断服务函数 */
void USART2_IRQHandler( void )
{
	if( USART_GetITStatus( USART2, USART_IT_IDLE ) != RESET )
	{
		USART_ReceiveData( USART2 );//象征性接收数据
		USART_ClearITPendingBit( USART2, USART_IT_IDLE );//清除标志位

	}
}
//也可以在中断服务函数中扩展更多的功能

要点：

• 要开启串口的空闲中断
• 串口的空闲中断中要象征性读取数据和清除标志位
• 要开启串口的DMA接收请求