串行口的应用（STM32）

串行口

一 串口基础知识

1. 串口概念

串行接口（Serial port）"同步/异步串行接收/发送器。"又称“串口”USART，也称串行通信接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的扩展接口。

2、USART的用处

基于ARM Cortex-M3内核的STM32微控制器有强大的仿真调试单元，通过标准的JTAG调试设备可以完成对其进行实时监控任务。但是即便如此，USART的存在仍然无法忽视，如在一些数据通信复杂的总线网络，只有使用**USART才可以实时地查看该网络内部的数据流。**退一步来说，众多的上位机软件，大多也都是通过USART与主控器完成通信的。

3、USART的用途

STM32的USART除了其最根本的串行通信功能之外，还可以用于LIN总线应用(一种总线，常用与汽车电子领域)、IRDA(红外通信)应用、Smart-Card(智能卡)应用等。配合STM32的DMA单元可以得到更为快速的串行数据传输，而众多的错误检测功能足以保证USART通信的稳定与可靠。

4、USART 与 UART的区别

同步(UART)、同步/异步(USART)区别：同步与异步的显著区别在于是否具有同一时钟源；

基本的通信方式有两种：并行通讯和串行通讯。

二、通信方式

1、并行通信(parallelcommunication)

所传送数据的各个位是同时发送或接收。其特点：在并行通信中，一个并行数据占多少位二进制数，就要多少根传输线，这种方式的特点是通信速度快，但传输线多，价格较贵，适合近距离传输。

2、串行通信(serial communication)

所传送数据的各位按顺序一位一位地发送或接收（如图1.1(b)所示）。其特点：串行通信仅需1～2根传输线，故在长距离传输数据时比较经济，但由于它每次只能传送1位，所以传送速度较慢（但在现代编码技术的加持下串行通信的传输速率也很高）

TX/RX：发送线/接收线

3、通信工作方式

三、异步通讯数据格式

在异步通信中数据或字符是逐帧（frame）传送的。帧定义为一个字符的完整的通信格式，通常也称为帧格式。最常见的帧格式一般是先用一个起始位(低电平“0”)表示字符的开始；然后是5～8位数据（D0-D7），规定低位在前，高位在后；其后是奇偶校验位；最后是停止位(高电平“1”)，用以表示字符的结束。从起始位开始到停止位结束就构成完整的1帧。

① 起始位：使用1个位的低电平“0”来表示通信的开始。
② 数据位：串行通信所需要传输的数据，数据位的长度为5～8位（上位机决定）（常用的数据位长度为8位）。
③ 校验位：校验位在串行通信中是可选项，用于校验数据传输的正确性。校验方法为“奇校验”和“偶校验”，不校验。

• 奇校验：数据位加上校验位后，使得传输的数据中数字“1”的个数为奇数。
• 偶校验：数据位加上校验位后，使得传输的数据中数字“1”的个数为偶数。

④ 停止位：用来表示数据通信的结束，使用1个位的高电平“1”来表示，停止位长度为0.5位、1位、1.5位或2位（停止位长度是指停止位数据多占用的时间）。停止位的位数越大，不同时钟同步的容忍程度越高，但是传输的速度越慢。

四、 串行通信数据传输速度

1、波特率概述

串行通信数据传输的速度称为波特率（也称为比特率），是指一秒钟内所传输数据的位的个数（Bit Per Second），英文简称BPS。

2、波特率计算

假设数据传输的速率为120个字符每秒，每个字符由1个起始位、8个数据位、1个停止位构成，请问其传输的波特率是多少？
每个字符占用的位数：10bit(1+8+1)
每秒传输的位数：10 * 120 = 1200/S = 1200波特率

四、程序实现

1、串口程序编写步骤

串口设置的一般步骤可总结为以下步骤

• 1、串行口时钟使能，GPIO时钟使能
• 2、串行口复位
• 3、GPIO 端口模式设置
• 4、串口参数初始化
• 5、开启中断并且初始化 NVIC （如果需要开启才需要这个步骤）
• 6、使能端口
• 7、编写中断处理函数

2、串口初始化程序

void USART1_Config(unsigned int bound)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	
	/* 配置串口1 （USART1） 时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	/*串口GPIO端口配置*/
 	/* 配置串口1 （USART1 Tx (PA.09)）*/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  
	/* 配置串口1 USART1 Rx (PA.10)*/
  	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	/* 串口1模式（USART1 mode）配置 */
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//一般设置为9600;
	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;
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断
	
	USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口 
}

3、串行口中断配置

/*Usart 中断 配置*/
void NVIC_Configuration(void)   // 函数名不可改变
{
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; 
    
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
	
	/* 使能串口1中断 */
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;	 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;    // 抢占优先级1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;			// 子优先级 0 
	/*IRQ通道使能*/
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	/*根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器USART1*/
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

4、主函数（发送接收到的数据）

#include "stm32f10x.h"
#include "usart1.h"
#include "LED.h"
#include "delay.h"
#include "stdio.h"
int main(void)
{	
	LED_GPIO_Config();
	USART1_Config(115200);
	NVIC_Configuration();
	printf("请开始输入字符串:\n");
	while(1)
	{
	  GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_8, (BitAction)(1-(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_8))));
		Delay(0x1FFFFF);
  }
}