STM32串口通信USART练习

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本文详细介绍STM32的USART串口通信实践，包括设置115200波特率、无校验位和1位停止位的配置，通过中断实现数据接收与发送控制，以及如何与上位机交互。通过实例演示，学习了中断处理和串口调试技巧。

文章目录

一、STM32的USART介绍
二、USART串口通信实践
三、效果展示
四、总结
五、参考资料

一、STM32的USART介绍

通用同步异步收发器(Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter)是一个串行通信设备，可以灵活地与外部设备进行全双工数据交换。有别于 USART 还有一个UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)，它是在 USART 基础上裁剪掉了同步通信功能，只有异步通信。简单区分同步和异步就是看通信时需不需要对外提供时钟输出，我们平时用的串口通信基本都是 UART。
USART 满足外部设备对工业标准 NRZ 异步串行数据格式的要求，并且使用了小数波特率发生器，可以提供多种波特率，使得它的应用更加广泛。USART 支持同步单向通信和半双工单线通信；还支持局域互连网络 LIN、智能卡(SmartCard)协议与 lrDA(红外线数据协会) SIR ENDEC 规范。
USART 在 STM32 应用最多莫过于“打印”程序信息，一般在硬件设计时都会预留一个USART通信接口连接电脑，用于在调试程序是可以把一些调试信息“打印”在电脑端的串口调试助手工具上，从而了解程序运行是否正确、如果出错哪具体哪里出错等等。

二、USART串口通信实践

1、任务要求

（1）设置波特率为115200，1位停止位，无校验位。

（2）STM32系统给上位机（win10）连续发送“hello windows！”，上位机接收程序可以使用“串口调试助手“，也可自己编程。

（3）当上位机给stm32发送“Stop，stm32”后，stm32停止发送。

2、所用器材

① STM32最小核心板(STM32F103C8T6)

②USB转TTL（ch340芯片）

③ IDE：KEIL5 MDK

④ 实验所用串口：USART1

3、主要代码

主函数main.c

#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "string.h"

u8 Res[50];

int main(void)
 {
	u8 flag=1;
	u8 len;
	u8 i;
	u16 times=0; 
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 设置中断优先级分组2
	uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
	 
	 while(1)
	{
        if(USART_RX_STA&0x8000)
		{
			// 获取接收到的数据长度
			len = USART_RX_STA&0x3FFF;
			printf("你发送的消息为: \r\n");
			for(i=0; i<len;i++)
			{
				USART1->DR=Res[i];
				while((USART1->SR&0X40)==0);
			}
			printf("\r\n\r\n");					
			//判断是否接收到Stop,stm32
				if(Res[i-1] == '2')
		{
			if(Res[i-2] == '3'&&Res[i-3] == 'm'&&Res[i-4] == 't'&&Res[i-5] == 's'&&Res[i-6] == ',')
			if(Res[i-7] == 'p'&&Res[i-8] == 'o'&&Res[i-9] == 't'&&Res[i-10] == 'S')
			{
				flag=0;
				printf("\r\n\r\n停止发送\r\n\r\n");
			}
		}
		//判断是否接收到Start
				if (Res[i-1] == 't')
		{
			if(Res[i-2] == 'r'&&Res[i-3] == 'a'&&Res[i-4] == 't'&&Res[i-5] == 'S')
			{
				flag=1;
				printf("\r\n\r\n开始发送\r\n\r\n");
			}
		}	
			USART_RX_STA=0;
		}
			times++;
			if(times%100==0&&flag==1)
				printf("hello windows！\r\n");   
			delay_ms(10);
	}
}

中断函数USART1_IRQHandler

void USART1_IRQHandler(void)               	//串口1中断服务程序
{
	u8 temp;
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
	{	 
		temp=USART_ReceiveData(USART1);	//读取接收到的数据
		
			if((USART_RX_STA & 0x8000)==0)
		{
			//接收到了0x0d
			if(USART_RX_STA & 0x4000)
			{
				// 接收错误,重新开始
				if(temp != 0x0a) 
					USART_RX_STA=0;
				// 接收完成
				else USART_RX_STA |= 0x8000;
			}
			// 还未接收到0x0d
			else
			{
				if(temp == 0x0d) USART_RX_STA |= 0x4000;
				else
				{
					Res[USART_RX_STA & 0x3FFF]=temp;
					USART_RX_STA++;
					//接收数据错误，重新开始接收
					if(USART_RX_STA > 49) 
						USART_RX_STA=0;
				}
			}
		}

串口初始化函数

u16 USART_RX_STA=0;  
void uart_init(u32 bound)
{
  //GPIO端口设置
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//使能USART1，GPIOA时钟
	USART_DeInit(USART1);        //复位串口 1
  
	//USART1_TX   GPIOA.9
  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
   
  //USART1_RX	  GPIOA.10初始化
  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  

  //Usart1 NVIC 配置
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//子优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化VIC寄存器
  
   //USART 初始化设置

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//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
  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1 

}

4、代码解析

总体流程
中断函数
当接收中断发生时，我定义了一个用来存储接收数据的缓存数组，用来在主函数中判断是否接收到Stop，stm32或者Start，还定义了一个变量用来标记接收状态，判断接收是否完成，其中0~13位用来记录接收到的有效数据的个数，14位用来判断是否接收到回车，有则置为1，15位用来判断是否接收到换行，有则置为1，标志着接收完成。
主函数

先对串口、GPIO口、延时函数以及中断设置进行初始化，我还设置了一个标记变量，用来决定是否发送hello windows。函数开始时发送hello windows，然后等待中断。当上位机有数据发送到单片机时，执行中断函数，开始缓存数据，当接收完毕，接收完成标志位置为1，输出发送的数据，然后对发送的数据进行判断，若为“Stop,stm32",则将标记变量设为0，停止发送，若为”Start“，则将标记变量设为1，继续发送，其他字符将保持原来状态不变。

三、效果展示

连接如图所示，分别连接PA9,PA10以及3.3V和GND引脚，且BOOT0置为1，BOOT1置为0。
USB转TTL连接图，其中RX连接到PA9引脚，TX连接到PA10引脚，这是因为PA9引脚的复用模式是发送数据TX，而PA10是接收数据RX。一发一收才能建立起通信。
将程序烧录进STM32
打开串口调试助手设置好相关参数