STM32（3）--USART_stm32usart引脚-优快云博客

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本文介绍了STM32F10x系列微控制器中USART模块的使用，包括USART的功能、引脚配置、数据发送和接收的寄存器及流程、波特率计算、固件库编程方法以及中断配置。同时，提供了实战练习，指导如何设置USART进行数据的收发，并提到了串口调试技巧和数据包处理。

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一.USART

USART支持大部分电子设备之间的通讯。支持电脑与单片机，单片机与单片机之间的通讯。

STM32F10x系列USART引脚有5个，分别是USART1-5。其中USART1挂载在APB2总线上，其余四个挂载在APB1上。

每个USART都包括常用引脚TX,RX,（SCLK,nCTS,nRTS，n表示低电平有效）。SCLK用在同步通信时。查找手册中引脚的描述，找到各个USART的对应引脚。

复用功能IO和调试配置AFIO用来实现重映射。

二.数据发送/接收的相关寄存器和流程

数据寄存器USART_DR：9位有效，包括一个发送数据寄存器TDR和一个接收数据寄存器RDR。一个地址对应两个物理内存。

USART的控制寄存器有CR1,CR2,CR3。

CR1的M位决定字长，0->8位，n个停止位；1->9位，n个停止位；
STOP停止位
PCE：使能校验控制
PS:选择校验位
PEIE:校验中断使能
PE：校验错误
UE：串口使能
TE/RE：发送/接收使能

数据发送和接收流程：UE=1,TE=1;数据来自CPU/DMA->TDR->发送移位寄存器->TX

TXE=1,数据被转移到移位寄存器，发送数据寄存器为空；TC:发送完成；
UE=1,RE=1;数据来自RX引脚->接收移位寄存器->RDR->CPU/DMA
RXNE：读数据寄存器非空；
RXNEIE,TXEIE,TCIE都是数据在发送或者接收之后可以触发中断

三.数据传输的速度--波特率

波特率寄存器USART_BRR：USARTDIV的整数部分位4-15；小数部分位0-3；

波特率=时钟频率/（16*USARTDIV）；USARTDIV是有小数部分的。小数部分写入值需要计算=实际的小数值*16。

四.USART使用固件库编程

USART初始化结构体成员：BaudRate,wordlength,stopsits,parity,mode,hardwareflowcontrol

同步时钟初始化结构体成员：clock,cpol极性,cpha相位,lastbit最后一个位的时钟脉冲。同步时钟极性表示串口空闲时是低或高电平，相位=1表示第二个边沿进行数据捕获。极性和相位是配合使用的。

先配置串口初始化结构体成员，调用初始化函数；如果是异步通信，则不需要设置同步时钟；

串口初始化：void USART_Init(USART_TypeDef*USARTx,USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)
中断配置：void USART_ITConfig(USART_TypeDef*USARTx,uint16_t USART_IT,FunctionalState NewState)
串口使能：void USART_Cmd(USART_TypeDef*USARTx,FunctionalState NewState)
数据发送：void USART_SendData(USART_TypeDef*USARTx,uint16_t,Data)
数据接收：void USART_ReceiveData(USART_TypeDef*USARTx,uint16_t,Data)
中断状态获取：ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx,unit16_t USART_IT)

五.实战练习：

1.电脑将数据发送给单片机，单片机再将数据发送给电脑。

单片机完成数据接收和数据发送功能。选取一个串口为USART1，查表USART1的TX和RX是PA9和PA10两个GPIO口。

第一步，打开GPIO和USART外设的时钟。（注意，USART1挂载在APB2，其余挂载在APB1）

第二步，将这两个GPIO口分别设置为输出和输入。TX复用推挽输出，RX浮空输入。推挽输出，电平由内部电平决定；浮空输入，电平由外部电平决定。GPIO初始化。

第三步，配置USART的数据传输格式。使用USART初始化结构体，配置波特率，字长，停止位，校验，串口模式，硬件流控制。USART初始化。

以上是作为接收和发送的GPIO和USART传输数据的格式的初始化设置。

第四步，配置中断优先级NVIC。

第五步，使能接收中断。为什么要使能接收中断？电脑将数据发送给单片机后，触发接收中断，单片机将接收到的数据发送给电脑。

第六步，使能USART。USART_CMD

以上三步是对NVIC配置和使能，接收/发送中断使能，USART使能。

第七步，发送函数（中断触发后的任务，是中断服务函数，书写在it.c里），USART的发送函数在USART.h文件里可查看。

补充：1组USART接口一共有5个，除了最重要的TX,RX外，还有SCLK,RTS,CTS。nRTS是request to send请求发送，表示本设备可以接受电平信号；nCTS是clear to send允许发送，用于判断是否可以向外发送信息。n表示低电平有效。在USART结构体中有一个硬件流控制，可选择的参数中就有RTS和CTS，也就是说，RTS和CTS这两个引脚在需要使用到硬件流控制时，需要连接好。

六.USART串口调试

调试场景：单片机通过USB转串口连接电脑，电脑打开串口助手，波特率设置为和程序里一样的115200。

程序除了串口设置和串口中断函数之外，需要将printf修改一下，改为需要测试的串口输出数据。实际上，不修改printf的串口不会影响单片机与其他外设的数据交流，因为只要中断函数中的串口输出是正确的就行了。修改printf那部分的串口输出是为了在串口助手上看到相应的调试结果。

USART数据包：数据包传输格式有hex，和任意字符格式。如果是hex格式，在usart的中断函数里，需要区分出包头，包尾（开始位、停止位、校验位），来获得我们需要的数据。再判断接收到的数据来调用对应的函数，完成对应的任务。如果是任意字符格式，接收到的都是字符。如果需要作为数字来使用，那么后续的数据处理中，我们需要写字符转化为数字的程序。