基于STM32F103RCT6的USART串口通信完整代码实现（配合STM32CubeMX）

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基于STM32F103RCT6的USART串口通信完整代码实现（配合STM32CubeMX）

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一、CubeMX配置步骤

1. 引脚分配

   • USART1
     • PA9: USART1_TX
     • PA10: USART1_RX
   • LED指示（可选）
     • PC13: GPIO_Output（用于通信状态指示）

2. USART1参数配置

   • Mode: Asynchronous
   • Baud Rate: 115200
   • Word Length: 8 Bits
   • Parity: None
   • Stop Bits: 1
   • 启用中断：
     • NVIC Settings → 勾选 USART1 global interrupt

3. 生成代码

   • 选择IDE（Keil/IAR/STM32CubeIDE）
   • 确保生成代码包含USART初始化及中断配置。

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二、完整代码（main.c）

#include "main.h"
#include "string.h"  // 用于字符串处理

UART_HandleTypeDef huart1;

// 自定义变量
#define RX_BUFFER_SIZE 64    // 接收缓冲区大小
uint8_t rx_buffer[RX_BUFFER_SIZE];  // 接收缓冲区
uint8_t rx_byte;             // 单字节接收缓存
uint16_t rx_index = 0;       // 缓冲区索引

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_UART_Init();

    // 启动首次接收（中断模式）
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx_byte, 1);

    while (1) {
        // 主循环可添加其他任务（如LED闪烁指示）
    }
}

// USART接收完成中断回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
    if (huart->Instance == USART1) {
        // 将接收到的字节存入缓冲区
        if (rx_index < RX_BUFFER_SIZE - 1) {
            rx_buffer[rx_index++] = rx_byte;
        }

        // 回显接收到的字节到电脑
        HAL_UART_Transmit(&huart1, &rx_byte, 1, 100);

        // 检测换行符（可根据需求自定义协议）
        if (rx_byte == '\n' || rx_byte == '\r') {
            // 处理完整一帧数据（示例：点亮LED）
            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC, GPIO_PIN_13);
            rx_index = 0;  // 清空缓冲区
        }

        // 重新启动接收中断
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx_byte, 1);
    }
}

// USART1初始化函数（由CubeMX生成）
static void MX_USART1_UART_Init(void) {
    huart1.Instance = USART1;
    huart1.Init.BaudRate = 115200;
    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
    HAL_UART_Init(&huart1);
}

// GPIO初始化（由CubeMX生成）
static void MX_GPIO_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    // PC13配置为LED输出
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET); // 初始状态：LED灭

    // USART1引脚配置（PA9-TX, PA10-RX）
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

// 系统时钟配置（由CubeMX自动生成）
void SystemClock_Config(void) {
    // ...（无需修改自动生成的代码）
}

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三、关键代码说明

1. 中断接收流程

   • 启动接收中断：HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx_byte, 1)
   • 每次接收1字节后触发HAL_UART_RxCpltCallback
   • 在回调函数中回显数据并重新启动接收中断

2. 数据回显（Echo）

   • 通过HAL_UART_Transmit将接收到的字节原样发送回电脑
   • 可使用串口助手（如XCOM、Putty）测试收发

3. 协议扩展

   • 示例中检测换行符\n或回车符\r作为一帧结束标志
   • 实际应用可解析rx_buffer中的自定义协议（如AT指令）

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四、硬件连接与测试

1. 硬件接线

   • STM32F103RCT6 → USB转TTL模块
     • PA9 (USART1_TX) → RXD
     • PA10 (USART1_RX) → TXD
     • GND → GND

2. 测试步骤

   • 烧录程序后，打开串口助手（波特率115200）
   • 发送任意字符，观察是否回显相同字符
   • 发送回车符（\r或\n），观察PC13 LED状态翻转

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五、常见问题处理

1. 无数据收发

   • 检查串口线连接是否正确（交叉连接TX/RX）
   • 确认CubeMX中USART时钟已使能（APB2时钟树）

2. 数据错乱或丢失

   • 检查波特率是否匹配（双方均为115200）
   • 增加接收缓冲区大小（修改RX_BUFFER_SIZE）

3. 中断优先级冲突

   • 若使用其他中断，需在CubeMX中调整USART中断优先级（NVIC设置）

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六、扩展功能建议

• 添加命令解析：在回调函数中解析特定指令（如LED_ON/LED_OFF）
• 使用DMA传输：通过CubeMX配置USART DMA，提升大数据量传输效率
• 集成printf重定向：通过重写_write函数支持printf调试输出

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通过上述代码和配置，可实现基本的USART双向通信。建议基于CubeMX生成的工程框架直接集成代码，确保编译环境正确。