STM32F1串口通信详解：从配置到实战

最新推荐文章于 2025-05-12 16:51:33 发布

FightingLod

最新推荐文章于 2025-05-12 16:51:33 发布

阅读量898

点赞数 5

分类专栏：单片机及嵌入式基础知识文章标签： stm32 单片机嵌入式硬件

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_73497355/article/details/146237214

版权

单片机及嵌入式基础知识专栏收录该内容

17 篇文章

订阅专栏

STM32F1串口通信详解：从配置到实战

一、串口通信基础

串口（UART）是一种异步全双工通信协议，广泛应用于嵌入式设备调试、传感器数据交互等场景。STM32F1系列微控制器内置多个USART外设（如USART1-USART3），支持以下关键特性：

波特率可调（1200bps~4.5Mbps）
可配置数据位（8/9位）、停止位（1/1.5/2位）
硬件流控制（CTS/RTS）
中断/DMA传输模式

二、硬件连接

以USART1为例（PA9-TX, PA10-RX）：

使用USB转TTL模块（如CH340G）连接开发板
交叉连接TX-RX线（STM32_TX → TTL_RX，STM32_RX → TTL_TX）
共地连接（GND ↔ GND）

三、代码实现（详细注释版）

初始化配置函数解析

void USART1_Init(uint32_t baudrate) {
    // 定义GPIO和USART初始化结构体
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;  // GPIO配置容器
    USART_InitTypeDef USART_InitStruct; // 串口参数容器

    /* 时钟使能（关键步骤！） */
    // 启用USART1和GPIOA的时钟（APB2总线）
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    /* TX引脚(PA9)配置 */
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;        // 选择引脚9
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出模式
    /* 为什么用推挽输出？
       保证TX引脚能主动输出高/低电平，提供稳定的驱动能力 */
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 最大输出速率
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // 应用配置到GPIOA

   /* RX引脚(PA10)配置 */
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空输入模式
    /* 浮空输入特点：
       不内部上拉/下拉，依赖外部信号电平，适合接收可变信号 */
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    /* USART参数配置 */
    USART_InitStruct.USART_BaudRate = baudrate; // 设置波特率（如9600）
    USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 8位数据位
    USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;     // 1位停止位
    USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;         // 无校验位
    USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; // 启用收发
    USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 无硬件流控
    USART_Init(USART1, &USART_InitStruct); // 应用配置到USART1

    USART_Cmd(USART1, ENABLE); // 最后使能USART外设
}
2. 数据收发函数解析
// 阻塞式发送单字节函数
void USART1_SendByte(uint8_t data) {
    USART_SendData(USART1, data); // 写入数据到发送寄存器
    
    /* 等待发送完成：
       TXE标志位=1表示数据已转移到移位寄存器（非完全发送完成）
       实际使用时建议检查TC标志（传输完成标志）更可靠 */
    while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

// 中断接收初始化
void USART1_IT_Init(void) {
    // 使能RXNE（接收寄存器非空）中断
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
    
    /* 配置NVIC（嵌套向量中断控制器）：
       USART1_IRQn表示中断号，优先级使用默认值 */
    NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn); // 使能USART1全局中断
}

// 中断服务函数（每次接收触发）
void USART1_IRQHandler(void) {
    // 检查是否是RXNE中断触发
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) {
        // 读取接收到的数据（自动清除RXNE标志）
        uint8_t data = USART_ReceiveData(USART1);
        
        /* 示例处理：回传数据
           实际项目建议将数据存入环形缓冲区 */
        USART1_SendByte(data);
        
        // 必须手动清除中断标志
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
    }
}

关键代码原理说明

1. 时钟使能
RCC_APB2PeriphClockCmd()
是开启外设的"电源开关"，未使能时钟时配置无效
STM32F1的USART1挂载在APB2总线，其他USART在APB1
2. GPIO模式选择
TX引脚：复用推挽输出（GPIO_Mode_AF_PP）
复用功能由USART硬件控制输出时序
推挽结构确保强驱动能力
RX引脚：浮空输入（GPIO_Mode_IN_FLOATING）
高阻抗状态避免影响输入信号
3. 中断流程
接收数据时硬件自动置位RXNE标志
触发中断后跳转到
USART1_IRQHandler
USART_GetITStatus
检查特定中断源
读取数据寄存器会自动清除RXNE标志
必须调用
USART_ClearITPendingBit
清除中断挂起标志
4. 阻塞发送 vs 中断发送
当前示例使用简单阻塞发送，实际项目中：
高频率发送建议使用DMA或带缓冲区的中断发送
阻塞发送在低波特率时可能导致CPU资源浪费
常见疑问解答
Q1: 为什么使能时钟要放在最前面？
A1: STM32的外设配置必须在其时钟开启后进行，否则寄存器访问可能无效或导致硬件错误。

Q2: 如何修改为115200波特率？
A2: 调用
USART1_Init(115200)
即可，但需确保硬件支持（如晶振频率足够）

Q3: 中断函数里为什么要回传数据？
A3: 这是简单的回环测试示例，实际应用应根据协议处理数据，建议添加软件缓冲区。