• stm32f4xx-USART串口

    文章目录

    一、通信接口

    UART
    在这里插入图片描述

    处理器与外部设备通信的两种方式：

    • 并行通信

      • 传输原理：数据各个位同时传输。
      • 优点：速度快
      • 缺点：占用引脚资源多

    • 串行通信

      • 传输原理：数据按位顺序传输。
      • 优点：占用引脚资源少
      • 缺点：速度相对较慢

    1.串行通信：

    按照数据传送方向，分为：

    • 单工：

    ​ 数据传输只支持数据在一个方向上传输

    • 半双工：

    ​ 允许数据在两个方向上传输，但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信；

    • 全双工：

    ​ 允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。

    在这里插入图片描述

    2.串行通信的通信方式

    • 同步通信：带时钟同步信号传输。

      • SPI，IIC通信接口

    • **异步通信：**不带时钟同步信号。

      • UART(通用异步收发器),单总线

    在这里插入图片描述

    3.STM32的串口通信接口

    UART:通用异步收发器

    USART:通用同步异步收发器

    uart和usart的区别
　　UART与USART都是单片机上的串口通信，他们之间的区别如下：

　　首先从名字上看：

　　UART：universal asynchronous receiver and transmitter通用异步收/发器

　　USART:universal synchronous asynchronous receiver and transmitter通用同步/异步收/发器

　　从名字上可以看出，USART在UART基础上增加了同步功能，即USART是UART的增强型，事实也确实是这样。但是具体增强到了什么地方呢？

　　其实当我们使用USART在异步通信的时候，它与UART没有什么区别，但是用在同步通信的时候，
　　区别就很明显了：大家都知道同步通信需要时钟来触发数据传输，也就是说USART相对UART的区别之一就是能提供主动时钟

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    UART异步通信方式引脚连接方法：

    -RXD:数据输入引脚。数据接受。

    -TXD:数据发送引脚。数据发送。

    在这里插入图片描述

    4.UART异步通信方式特点

    全双工异步通信。

    小数波特率发生器系统，提供精确的波特率。

    可配置的16倍过采样或8倍过采样，因而为速度容差与时钟容差的灵活配置提供了可能。

    可编程的数据字长度（8位或者9位）；

    可配置的停止位（支持1或者2位停止位）；

    可配置的使用DMA多缓冲器通信。

    单独的发送器和接收器使能位。

    检测标志：① 接受缓冲器 ②发送缓冲器空 ③传输结束标志

    多个带标志的中断源。触发中断。

    其他：校验控制，四个错误检测标志。

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    5.流控

    数据在两个串口之间进行通讯，常常会出现丢失数据的现象，比如当接收端数据缓冲区满了，而发送端还有数据发送过来，本质原因是速度不匹配，处理能力不匹配。

    流控就是为了解决这个速度匹配的问题，它的含义非常简单，当接收端处理数据处理不过来时，就向发送端发送不在接收信息，当发送端接收到这个信号之后，就会停止发送，直到收到可以继续发送信号在继续发送。

    流控的方式有两种，一种是硬件流控，一种是软件流控

    二、库函数

    1、很多模块默认出厂设置硬件参数配置如下：

    配置串口，遵循“9600, N, 8,1”

    9600，波特率

    N，无校验位

    8，数据位

    1，停止位

    对于ARM的高速芯片，波特率默认上浮到115200bps

    1.硬件时钟

    使能端口A的硬件时钟

    使能串口1的硬件时钟

    2、硬件配置

    端口A引脚配置为复用功能模式

    引脚连接到串口1硬件

    配置串口相关的参数：波特率、校验位、数据位、停止位

    配置串口中断

    编写中断服务函数（用来接收数据）

    串口1发送数据、接收数据

    注意：

    ​ 乱码情况，文本的格式可能不一样，PLL参数是否正确

    3.串口配置的一般步骤

    在这里插入图片描述

    三、test

    #include "usart.h"
#include "stm32f4xx.h"
#include 
//usart a9t a10r
static uint8_t USART1_buf[64];//接收缓存区 	

void USART1_init(uint32_t bps)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	//	GPIOA时钟使能
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);
	//	使能串口1的硬件时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	
	//	引脚连接到串口1硬件
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_USART1);
	
	//	端口A引脚A9、A10配置为复用功能模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;	//第9号跟10号引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;			//复用模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;		//高速
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;			//推挽输出，增加输出电流能力
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;		//没有上拉下拉电阻
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	
	//	配置串口相关的参数：波特率、校验位、数据位、停止位
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bps;										//波特率设置
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;						//数据位长度8位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;							//停止位1位
	/* When using Parity the word length must be configured to 9 bits */
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;								//无奇偶校验
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;	//无硬件流控
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;					//允许发送、接收数据
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
	

	//	配置串口1的中断优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	//	配置串口1中断触发方式，接收一个字节触发中断
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
	//	使能串口1工作
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

//串口1中断服务函数 接收数据
void USART1_IRQHandler(void)
{
	uint16_t  d;
	static uint16_t cnt = 0;
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) == SET)//检测中断标志
	{
		
		if(cnt < 63)//接收数据
		{
			USART1_buf[cnt] = USART_ReceiveData(USART1);
		}
		else
		{
			cnt = 0;
			
		}
		//将接收到的数据，返发给PC
		USART_SendData(USART1, USART1_buf[cnt]);
		cnt ++;
		while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
		//清空标准位
		USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
	}
}

void USART1_SendChar(uint16_t c)
{
	USART_SendData(USART1,c);
	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

void USART1_SendData(char *data)
{
	while(*data!='\0')
	{
		USART1_SendChar(*data);
		data++;
	}
}

//buf:接收缓存首地址
//len:读到的数据长度
void MyUSART1_RcvData(char *buf,uint8_t *len)
{
	uint8_t i=0;
	
	while(USART1_buf[i]!='\0')
	{
		buf[i] = USART1_buf[i];
		i++;
	}
	if(i==0)
		*len = 0;
	else
		*len = i-1;
}

int main(void)
{	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	init_led_beep();
	USART1_init(9600);
	USART1_SendData("hello world\r\n");
	char buf[64]={0};
	uint8_t len;
	while(1)
	{
		memset(buf,0,64);
		delay_xms(40);
		MyUSART1_RcvData(buf,&len);
		if(len == 0)
			continue;
		if(strstr(buf,"open beep")!= NULL)
			BEEP = 1;
		if(strstr(buf,"close beep")!= NULL)
			BEEP = 0;
		if(strstr(buf,"open led")!= NULL)
			Led_All_On2();
		if(strstr(buf,"close led")!= NULL)
			Led_All_off2();
	}
}

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    四、重定向printf

    《CortexM3与M4权威指南.pdf》583页 18.1章节

    ​ A common task for beginners is to generate a simple output message of“Hello world!” In C language, this is commonly handled with a “printf” state-ment. Under the hood, the message output can be redirected to different formsof communication interfaces. Typically this is known as re-targeting. Forexample, it is very common to retarget printf to a UART during embedded soft-ware development

    《CortexM3与M4权威指南.pdf》584页 18.2.2章节

    In Keil ? MDK-ARM (or other ARM ? toolchains such as DS-5 ? Professional), thefunction that needs to be implemented to support printf is “fputc.”

    在这里插入图片描述

    /* Short version of retarget.c - Minimum code to support simple printf in Keil MDK-ARM */
/**************************************************************/
/* Minimum retarget functions for ARM DS-5 Professional / Keil MDK */
/**************************************************************/
#pragma import(__use_no_semihosting_swi)
#include "stm32f4xx.h"
#include 

struct __FILE { int handle; /* Add whatever you need here */ };
FILE __stdout;
FILE __stdin;

int fputc(int ch, FILE *f) {
	return (ITM_SendChar(ch));
}

void _sys_exit(int return_code) {
label: goto label; /* endless loop */
}

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    #pragma import(__use_no_semihosting_swi)

    Pragma用于指示编译器完成一些特定的动作

    在嵌入式程序编译时如果出现printf、fopen、fclose等文件操作，因程序中并没有对这些函数的底层实现，使得设备运行时会出现软件中断BAEB处，这时就需要

    __use_no_semihosting_swi这个声明，使程序遇到这些文件操作函数时不停在此中断处

    应用，指纹锁、手机无线传输模块，如WiFi模块，蓝牙模块，GPRS模块，GPS模块，4G模块、串口屏

    test

    struct __FILE { int handle; /* Add whatever you need here */ };
FILE __stdout;
FILE __stdin;
static uint8_t USART1_buf[64];//接收缓存区 	
//重定向printf，实际上是重定向这个fputc
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	USART_SendData(USART1, ch);
	while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
	return ch;
}

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    test

    #include "myusart.h"
#include "stdio.h"

struct __FILE { int handle; /* Add whatever you need here */ };
FILE __stdout;
FILE __stdin;
//重定向printf
int fputc(int ch,FILE *f)
{
	USART_SendData(USART1,ch);
	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
	return ch;
}

void MYUSAERT_Init(uint32_t bps)
{
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;
	
	//串口时钟使能,GPIO时钟使能
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
		
	//引脚复用
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);
	
	//GPIO端口模式设置
	/* Configure PG6 and PG8 in output pushpull mode */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;		//复用
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	//串口初始化
	/* USARTx configured as follows:
		- BaudRate = bps baud  
		- Word Length = 8 Bits
		- One Stop Bit
		- No parity
		- Hardware flow control disabled (RTS and CTS signals)
		- Receive and transmit enabled
	*/
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bps;
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收发
	USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);

	//开启中断并初始化NVIC
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
	//使能串口
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}
//中断处理函数
void USART1_IRQHandler(void)
{
	//串口数据收发
	//串口传输动态获取
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)== SET)//检测中断标志,如果中断被触发，接收到一个字节的数据
	{
		uint16_t d = USART_ReceiveData(USART1); //从USART1获取数据
		USART_SendData(USART1,d);	//将接收到的数据返回给PC
		while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)== RESET);
		USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);//清空标志位
	}
}

int main(void)
{
	/* Configure two bits for preemption priority */
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	MYUSAERT_Init(9600);
	printf("hello world");
	while(1);
}

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/qq_45698138/article/details/126681534