STM32之串口通信
介绍
串口（UART通用异步收发器，TTL）通讯是一种设备间的串行全双工通讯方式。由于UART是异步传输，没有传输同步时钟，为了保证数据的正确性，UART采用16倍数据波特率的时钟进行采样。
数据格式
起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输数据的开始。
数据位：可以选择的值有5，6，7，8这四个值，可以传输这么多个值为0或者1的bit位。这个参数最好为8，因为如果此值为其他的值时当你传输的是ASCII值时一般解析肯定会出问题。理由很简单，一个ASCII字符值为8位，如果一帧的数据位为7，那么还有一位就是不确定的值，这样就会出错。
校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验数据传送的正确性。
停止位：它是一帧数据的结束标志。可以是1bit、1.5bit、2bit的空闲电平。
空闲位：没有数据传输时线路上的电平状态。为逻辑1。
UART传输数据顺序
刚开始传输一个起始位，接着传输数据位，接着传输校验位（可不需要此位），最后传输停止位。这样一帧的数据就传输完了。接下来接着像这样一直传送。
发送数据过程
空闲状态，线路处于高电平；当收到发送指令后，拉低线路的一个数据位的时间T，接着数据按低位到高位依次发送，数据发送完毕后，接着发送奇偶校验位和停止位，一帧数据发送完成。
数据接收过程
空闲状态，线路处于高电平；当检测到线路的下降沿（高电平变为低电平）时说明线路有数据传输，按照约定的波特率从低位到高位接收数据，数据接收完毕后，接着接收并比较奇偶校验位是否正确，如果正确则通知后续设备接收数据或存入缓冲。
硬件连接
UART的硬件连接比较简单，只需要两个设备的TXD和RXD相互反接，再将GND相连即可。
软件实现
USART初始化结构体详解
标准库函数对每个外设都建立了一个初始化结构体，例如USART_InitTypeDef,结构体成员用于设置外设工作参数，并由外设初始化配置函数，比如USART_Init()调用，这些设定参数将会设置外设相应的寄存器。初始化结构体和初始化库函数配合使用是标准库精髓所在。初始化结构体定义在stm32f10x_usart.h文件中，初始化库函数定义在stm32f10x_usart.c。
USART初始化结构体
typedef struct{
uint32_t USART_BaudRate; //波特率
uint16_t USART_WordLength; //字长
uint16_t USART_StopBits; //停止位
uint16_t USART_Parity; //校验位
uint16_t USART_Mode; //USART模式
uint16_t USART_HardwareFlowControl;//硬件流控制 } USART_InitTypeDef;- USART_BaudRate：设置波特率，一般设置为2400，9600，115200.标准库会根据设定值计算得到USARTDIV值，从而设置USART_BRR寄存器值。
- USART_WordLength：数据帧字长，可选8位或9位。它设置USART_CR1寄存器的M位的值。如果没有使能奇偶校验控制，一般设置8数据位。
- USART_StopBits; 停止位设置，可选0.5个，1个，1.5个，2个停止位，它设定USART_CR2寄存器的STOP【1：0】位的值，一般选择1个停止位。
- USART_StopBits：奇偶校验控制选择，可选USART_StopBits_No(无校验)、USART_StopBits_Even（偶校验）以及USART_StopBits_Odd（奇校验），它设定USART_CR1寄存器的PCE位和PS位的值。
- USART_Mode：USART模式选择，有USART_Mode_Rx和USART_Mode_Tx,允许使用逻辑或运算选择两个，它设定USART_CR1寄存器的RE位和TX位。
- USART_HardwareFlowControl：硬件流控制选择，只有在硬件控制模式下才有效。
串口通信实例
学习完串口的相关知识，肯定需要一个例子来实现。下面我们来制作一个简单的串口发送项目。
其中配置串口函数，一般分为中断和非中断两种配置方法，我会分别进行介绍。
非中断实现
非中断配置串口函数，只需要编写Usart1_Configuration函数即可。
void Usart1_Configuration(u32 BAUD){
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
//第一步：初始化时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
//第二步：初始化GPIO
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
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
//第三步：初始化串口参数
USART_InitStructure.USART_BaudRate = BAUD;//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
//第四步：使能串口
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1
USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC); //清空发送完成标志}中断实现
中断配置串口函数，除了编写Usart1_Configuration函数还需要配置中断。
- 串口1中断配置
static void Usart1_NVIC_Configuration(void){
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //先占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //从优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中断通道
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器}- 串口1配置函数
void Usart1_Configuration(u32 BAUD){
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
//第一步：初始化时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
//第二步：初始化GPIO
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
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
//第三步：初始化串口参数
USART_InitStructure.USART_BaudRate = BAUD;//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
//第四步：开启相关中断
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);//开启串口空闲中断
//第五步：配置中断优先级
Usart1_NVIC_Configuration();
//第六步：使能串口
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1
USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC); //清空发送完成标志}发送数据
- 串口1发送一个字节
void Usart1_SendByte(u8 val){
USART_SendData(USART1, val);
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET); //等待发送完成}- 串口1发送一个数据包
void Usart1_SendBuf(u8 *buf,u8 len){
while(len--) Usart1_SendByte(*buf++);}- 串口1发送一个字符串
void Usart1_SendString(char *str){
while(*str) Usart1_SendByte(*str++);}使用
我们使用的时候，只需要先初始化串口1配置函数Usart1_Configuration(选择自己想要设定的波特率);
之后调用发送函数Usart1_SendString(“发送的内容”);
即可。
int main(void){
Usart1_Configuration(115200);
while(1){
…… Usart1_SendString(" usart1 is ok!\r\n");
}}