物联网之STM32开发三（USART串口）

最新推荐文章于 2025-07-06 11:02:10 发布

许新天

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分类专栏：物联网之STM32开发文章标签：物联网 STM32 USART串口

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本文详细介绍了STM32微控制器中USART模块的工作原理及其应用。内容涵盖串行通信的基础概念、USART寄存器的功能解析、STM32串口数据的发送与接收流程，并演示了如何使用HAL库函数实现串口通信。

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STM32-USART串口的应用

内容概要：

串行通信的基本概念

串口寄存器介绍

STM32实现串口数据的收发

HAL串口库函数的使用及printf的实现

串行通信的基本概念：

内容概要：

通信的基本概念

USART介绍

串口的电路连接

串口的通信协议

同步通信和异步通信：

通信，最少要有两个对象，一个收，一个发。

同步通信：一般情况下同步通信指的是通信双方根据同步信号进行通信的方式。比如通信双方有一个共同的时钟信号，大家根据时钟信号的变化进行通信。

异步通信：是指数据传输速度匹配依赖于通信双方有自己独立的系统时钟，大家约定好通信的速度。异步通信不需要同步信号，但是并不是说通信的过程不同布。

串行通信和并行通信的区别：

串行通信：指的是同一时刻只能收或发一个bit位信息。因此只用1根信号线即可。

并行通信：指的是同一时刻可以收或发多个bit位的信息，因此需要多根信号线才行。

-串行传输：数据按位顺序传输。 -并行传输：数据各个位同时传输。

-优点：占用引脚资源少 -优点：速度快

-缺点：速度相对较慢 -缺点：占用引脚资源多

单工、半双工、全双工：

单工：要么收，要么发，只能做接收设备或者发送设备。比如收音机

半双工：可以收，可以发，但是不能同时收发，比如对讲机

全双工：可以在同一时刻既接收，又发送。手机

常见通信总结：

USART基本概念：

通用同步异步收发器（USART）灵活地与外部设备进行全双工数据通信，满足外部设备对工业标准NRZ异步串行数据格式的要求。USART通过小数波特率发生器提供了多种波特率。它支持同步单向通信和半双工单线通信；还支持LIN（局域互联网络），智能卡协议与IrDA（红外数据协会）SIR ENDEC规范，以及调制解调操作（CTS/RTS）。而且，它还支持多处理器通信。

USART支持同步模式，因此USART 需要同步始终信号USART_CK（如STM32 单片机），通常情况同步信号很少使用，因此USART和一般单片机UART使用方式是一样的，都使用异步模式。

串口电路连接：

STM32f051串口：STM32F051内置多达两个通用同步 / 异步收发器（ USART1 和 USART2 ），通信速度可达 6 Mbit / s

串口通信协议介绍：

波特率：

在串行通信中，用“波特率”来描述数据的传输速率。所谓波特率，既每秒传送的二进制位数，其单位为bps（bits per second）。它是衡量串行数据速度快慢的重要指标。

国际上规定一个标准的波特率系列： 110、300、600、1200、1800、2400、4800、9600、115200、14.4Kbps、19.2Kbps、……

例如：115200bps、指每秒传送115200位。通信双方必须设置同样的同学速率才能正常通信

注意：实际的数据没这么多，还包括起始位，结束位，校验位

STM32 USART寄存器介绍

内容概要：

控制寄存器——USART_CR

状态寄存器——USART_SR

数据寄存器——USART_DR

波特率寄存器——USART_BRR

串口寄存器-USART_CR1：

串口寄存器-USART_CR2：

串口寄存器-USART_BRR：

串口寄存器-USART_ISR：

串口数据的发送和接收：

串口寄存器-USART_TDR：

串口寄存器-USART_RDR：

STM32实现串口数据的收发

内容概要：

串口硬件原理图

CubeMX中串口的配置

串口发送一个字符

串口接收一个字符

串口硬件原理图：

注意：如果无法识别串口，清装好ch340串口驱动

CubeMX中串口的配置：

串口数据的发送和接收：

串口发送一个字符：

void  Uart_Putchar(uint8_t ch)
{
	while(!(USART1->ISR &(1<<7)));   //等待发送寄存器空
	USART1->TDR = ch;       //发送字符
}

void Uart_Putstring(uint8_t  *str)	
{
	while(*str != '\0')
	{
		Uart_Putchar(*str);		
		str++;
	}
}

串口接收一个字符：

uint8_t Uart_Getchar(void)
{
	while(!(USART1->ISR & (1<<5)));  //等待收到一个字符的数据
	
	return  USART1->RDR;    //返回收到的字符
}

HAL串口库函数的使用及printf的实现

HAL库中串口的收发函数：

Stm32f0xx_hal_uart.c  文件中

串口的发送函数

HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

串口的接收函数

HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

printf()实现串口重定向：

printf函数调用的是c库中的fputc函数。因此我们如果重新写了fputc函数，就可以改变printf函数的功能，可以向串口打印输出。

int fputc(int ch,FILE *f){	
    while((USART1->ISR&(1<<7)) == 0);	
    USART1->TDR=(uint8_t)ch;
    return ch;
}