【STM32F103实验（四）】串口实验

一、目的

在正点原子的精英版STM32F1上通过串口1和上位机的对话，STM32F1在收到上位机发过来的字符串后，原原本本的返回给上位机。

二、程序设计

1. 串口设置一般步骤

（1）串口时钟使能，GPIO时钟使能；

（2）串口复位；

（3）GPIO端口初始化；

（4）开启中断并且初始化NVIC；（若要开启中断才需要此步骤）

（5）使能串口；

（6）编写中断处理函数。

void UART_Init_Person(void) 
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitSturct;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitSturct;
    USART_InitTypeDef USART_InitSturct;

    /***************************时钟使能****************************/
    //串口1时钟使能
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
    //GPIOA端口使能（PA9-USART_TX,PA10-USART_RX）
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
    
    /************************GPIO端口初始化************************/
    //PA9-USART_TX
    GPIO_InitSturct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;    //推挽复用输出
    GPIO_InitSturct.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitSturct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitSturct);  //初始化串口
    
    //PA10-USART_RX
    GPIO_InitSturct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;    //浮空输入
    GPIO_InitSturct.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitSturct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitSturct);  //初始化串口
    
    /***************************USART1参数初始化配置***************************/
    USART_InitSturct.USART_BaudRate = 115200;   //波特率设置为115200
    USART_InitSturct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;    //无硬件数据流控制
    USART_InitSturct.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;  //收发
    USART_InitSturct.USART_Parity = USART_Parity_No;    //无奇偶校验位 
    USART_InitSturct.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一个停止位
    USART_InitSturct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;    //字长为8位
    USART_Init(USART1,&USART_InitSturct);   //初始化串口
    
    /***********************USART1 NVIC中断配置*************************/
    NVIC_InitSturct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitSturct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;    //IRQn通道使能
    NVIC_InitSturct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;  //抢占优先级
    NVIC_InitSturct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级3
    NVIC_Init(&NVIC_InitSturct);
    
    USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);    //开启接收数据中断
    USART_Cmd(USART1,ENABLE);   //使能串口
}

2. 串口1中断响应函数

当串口1接受到中断，则读取串口接受到的数据并对读取到的数据进行分析。此处设计了一个接收协议（注：该接收协议不是自己写的，是参考的正点原子写法）：通过串口中断服务函数，配合一个数组USART_RX_BUF[]和一个一个接收状态寄存器USART_RX_STA（该寄存器是一个全局变量，可以自己定义，此处起类似寄存器的功能）实现对串口数据的接收管理。数组USART_RX_BUF[]的大小由USART_REC_LEN 定义，即一次接收数据最大不能超过USART_REC_LEN 个字节。如下图是USART_RX_STA接收寄存器各位的定义。

 设计思路如下：

当接收到从电脑发送过来的数据，把接收的数据保存在USART_RX_BUF[]中，同时在接收状态寄存器（USART_RX_STA）中设数接收到的有效数据个数，当收到回车（回车的标识由2个字节组成：0x0d和0x0a0）的第一个字节0x0d时，计数器将不再增加，等待0x0a的到来，如果0x0a没有来到，则认为此次接收失败，重新开始下一次接收。如果顺利接收到0x0a，则标记USART_RX_STA的第15位，这样完成一次接收，并等待其他位被其他程序清除，从而开始下一次的接收，如果迟迟没有收到0x0d，当在接收数据超过USART_REC_LEN时，则会丢弃前面的数据，重新开始接收。

#define USART_REC_LEN   200 //定义最大接收字节数 200
#define EN_USART1_RX    1   //使能（1）/禁止（0）串口1接收

u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收缓冲区,最大USART_REC_LEN个字节
u16 USART_RX_STA = 0;   //接收状态寄存器，全局变量（可以自行定义），起到类似寄存器的功能，实现对串口数据的接收管理


void USART1_IRQHandler(void)    //串口1中断服务函数
{
    u8 res;
    if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) != RESET)    //串口接收到中断，即读取串口接受的数据
    {
        res = USART_ReceiveData(USART1);    //读取接收到的数据
        
        /***********对接收的数据进行分析处理***********/
        if((USART_RX_STA & 0x8000) == 0)    //最高位没有接收到0x0A，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
                else
                    USART_RX_STA |= 0x8000;    //将最高位置1，表示接收完成
            }
            else    //还没有接收到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))  //接收数据长度大于最大接收字长
                        USART_RX_STA = 0;   //接收错误，重新开始接收
                }
                
            }
        }
        
    }
}

3. 主函数

int main(void)
{
    u8 t,len;
    u16 times = 0;
    delay_init();
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2
    UART_Init_Person();
    LED_init();
    while(1)
    {
        if(USART_RX_STA & 0x8000)
        {
            len = USART_RX_STA & 0x3f;  //得到此次接收到的数据长度
            printf("\r\n 您发送的消息为：\r\n\r\n");
            for(t = 0;t < len;t++)
            {
                USART_SendData(USART1,USART_RX_BUF[t]);   //将USART_RX_BUF缓存区中的数据向串口1发送
                while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) != SET);  //等待发送结束
            }
            printf("\r\n\r\n"); //插入换行
            USART_RX_STA = 0;   //接收寄存器清零，进行下一次数据接收
        }
        else
        {
            times++;
            if(times % 5000 == 0)
            {
                printf("\r\n精英STM32开发板 串口实现\r\n");
            }
            if(times % 200 == 0)
                printf("请输入数据，以回车结束\r\n");
            if(times % 30 == 0)
                LED0 = !LED0;
            delay_ms(10);
        }
    }
    
}