基于STM32的中断串口通信实现：接收数据自动回传与LED指示

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#stm32 #嵌入式硬件 #单片机

于 2025-06-28 19:27:24 首次发布

一、项目概述

本文将实现一个基于STM32的中断驱动串口通信系统，主要功能包括：

计算机通过串口助手发送数据给STM32
STM32使用USART中断接收数据
接收到的数据立即通过串口回传给计算机
LED灯周期性闪烁指示系统运行状态

硬件需求：

STM32开发板（本文以STM32F103C8T6为例）
USB转TTL模块（CH340/CP2102等）
LED灯（开发板自带或外接）
杜邦线若干

开发环境：

Keil MDK-ARM
STM32标准外设库
串口调试助手（推荐XCOM或SSCOM）

二、硬件连接

STM32引脚	连接目标
PA9 (TX)	USB-TTL的RX
PA10 (RX)	USB-TTL的TX
PC13	LED阳极
3.3V	USB-TTL的3.3V
GND	USB-TTL的GND

三、代码实现

1. 初始化配置（main.c）

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_usart.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"

// 定义LED引脚
#define LED_PIN     GPIO_Pin_13
#define LED_PORT    GPIOC

// 环形缓冲区配置
#define BUF_SIZE 128
uint8_t rx_buf[BUF_SIZE];
volatile uint16_t rx_head = 0;  // 接收头指针
volatile uint16_t rx_tail = 0;  // 接收尾指针

void GPIO_Config(void) {
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | 
                          RCC_APB2Periph_GPIOC | 
                          RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    
    // LED配置(PC13)
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = LED_PIN;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(LED_PORT, &GPIO_InitStruct);
    
    // USART1引脚配置(PA9-TX, PA10-RX)
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

void USART1_Config(void) {
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    
    USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
    USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200;
    USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);
    
    // 使能接收中断
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
    
    // 中断优先级配置
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
    
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);  // 使能串口
}

2. 环形缓冲区实现

// 环形缓冲区写入(中断中使用)
void buf_write(uint8_t data) {
    uint16_t next_head = (rx_head + 1) % BUF_SIZE;
    if (next_head != rx_tail) {  // 缓冲区未满
        rx_buf[rx_head] = data;
        rx_head = next_head;
    }
}

// 主循环中读取缓冲区数据
uint8_t buf_read(uint8_t *data) {
    if (rx_head == rx_tail) 
        return 0;  // 缓冲区空
    
    *data = rx_buf[rx_tail];
    rx_tail = (rx_tail + 1) % BUF_SIZE;
    return 1;
}

3. 中断服务函数

void USART1_IRQHandler(void) {
    // 检查接收中断标志
    if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) {
        uint8_t ch = USART_ReceiveData(USART1);  // 读取接收数据
        buf_write(ch);                           // 写入缓冲区
        
        // 立即回发数据(回显)
        USART_SendData(USART1, ch);
        while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET); // 等待发送完成
    }
}

4. 主循环处理

int main(void) {
    SystemInit();  // 系统时钟初始化
    GPIO_Config();
    USART1_Config();
    
    while(1) {
        // LED闪烁(500ms周期)
        GPIO_SetBits(LED_PORT, LED_PIN);
        Delay(250);
        GPIO_ResetBits(LED_PORT, LED_PIN);
        Delay(250);
        
        // 处理缓冲区数据
        uint8_t data;
        while (buf_read(&data)) {
            // 此处可扩展数据处理逻辑
            // 例如: 协议解析, 控制其他外设等
        }
    }
}

// 简单延时函数(实际项目建议用SysTick)
void Delay(uint32_t nCount) {
    for(; nCount != 0; nCount--);
}