USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)通用同步/异步收发器
USART是STM32内部集成的硬件外设,可根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧时序,从TX引脚发送出去,也可自动接收RX引脚的数据帧时序,拼接为一个字节数据,存放在数据寄存器里
自带波特率发生器,最高达4.5Mbits/s
可配置数据位长度(8/9)、停止位长度(0.5/1/1.5/2)
可选校验位(无校验/奇校验/偶校验)
支持同步模式、硬件流控制、DMA、智能卡、IrDA、LIN
STM32F103C8T6 USART资源:USART1(APB2)、USART2(APB1)、USART3(APB1)
串口通信
串口是一种应用十分广泛的通讯接口,串口成本低、容易使用、通信线路简单,可实现两个设备的互相通信I单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信,极大地扩展了单片机的应用范围,增强了单片机系统的硬件实力
有时钟线的一般是同步通信,比如I2C和SPI,有输入输出一般使全双工,比如USART和SPI
最常见的是TTL电平
USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter,通用同步/异步收发器)是一种常见的串行通信接口,广泛应用于嵌入式系统和微控制器,USART是一种全双工的串行通信设备,支持同步和异步两种通信模式。它可以根据数据寄存器中的字节数据自动生成数据帧时序,从TX引脚发送出去,也可以自动接收RX引脚的数据帧时序,并将其解码为字节数据
特点
-
全双工通信:可以同时进行数据的发送和接收
-
多种通信模式:支持同步和异步通信
-
可配置参数:数据位长度(8位或9位)、停止位长度(0.5、1、1.5、2位)、校验位(无校验、奇校验、偶校验)等都可以通过寄存器配置
-
波特率可调:内置分数波特率发生器,支持多种波特率
-
支持多种协议:如LIN、IrDA、智能卡协议等
-
支持DMA:可以实现高速数据传输
应用场景
-
设备间通信:用于微控制器与其他设备(如传感器、显示屏、计算机等)之间的数据传输
-
调试和日志输出:将调试信息从微控制器发送到计算机,便于开发和调试
-
Bootloader和固件更新:通过USART实现微控制器的固件更新
工作原理
-
发送过程:数据从数据寄存器(TDR)转移到发送移位寄存器,然后一位一位地从TX引脚发送出去
-
接收过程:RX引脚接收到的数据一位一位地存储到接收移位寄存器中,然后转移到接收数据寄存器(RDR)
USART串口外设
-
IrDA SIR编解码模块:
-
负责IrDA(红外数据协会)和SIR(串行红外)协议的编解码。
-
包含TX(发送)和RX(接收)路径,以及IRDA_OUT和IRDA_IN接口。
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-
发送和接收数据寄存器(TDR和RDR):
-
TDR(发送数据寄存器):用于存储即将发送的数据。
-
RDR(接收数据寄存器):用于存储接收到的数据。
-
这些寄存器可以通过CPU或DMA(直接内存访问)进行读写操作。
-
这两个寄存器的工作原理就是:
发送端:比如在TDR写入了0x55(0101 0101),硬件检测写入数据检查移位寄存器是否有数据移位,如果没有这个数据就会全部移动到发送移位寄存器,准备发送。
当数据从TDR移动到移位寄存器时,会置一个标志位,叫TXE(TX Empty),检查这个标志位如果是1就可以写入下一个数据了,然后发送移位寄存器就会在下面的发送器控制的驱动下,向右移位,一位一位的把数据输入到TX引脚。
这里是向右移位,低位先行,移位完成后新的数据就会再次自动地从TDR转移到发送移位寄存器里来,如果当前移位没有完成,TDR数据就会进行等待,一旦移位完成,就会立刻转移过来。
接收端
数据从RX引脚通向接收移位寄存器,在接受控制的驱动下,一位一位的读取RX电平,先放在最高位,然后向右移,移动8位就能接受一位字节,接收移位寄存器是从高位往低位这个方向移动,当一个字节移位完成之后,这一个数据就会整体地转移到接受数据寄存器RDR里来,转移过程中置标志位RXNE(RX NOT Empty),接收数据寄存器非空,检测到RXNE为1,就可以把数据读走了
-
发送和接收移位寄存器:
-
用于将数据按位发送或接收,与TDR和RDR配合工作。
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硬件数据流控:
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包括nRTS(请求发送,告诉别人我当前能不能发送)和nCTS(清除发送,接受别人nRTS信号,n代表低电平有效)信号,用于控制数据流。
比如接收数据寄存器一直没有读,RTS就会置高电平,对方CTS接收到之后,就会暂停发送,直到这里的接受寄存器被读走
-
那反过来,当我的TX给对方发送数据时,我们CTS就要接到对方的RTS,用于判断对 方,能不能接收
TX和CTS一对,RX和RTS一对,CTS和RTS也要交叉连接
-
控制寄存器(CR1, CR2, CR3):
-
CR1:包含USART的基本控制位,如UE(使能)、M(模式选择)、WAKE(唤醒控制)、PCE(奇偶校验使能)、PS(停止位选择)、PEIE(奇偶校验错误中断使能)等。
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CR2:包含USART地址、停止位配置、CPOL(时钟极性)、CPHA(时钟相位)等控制位。
-
CR3:包含DMAT(DMA传输使能)、DMAR(DMA接收使能)、SCEN(智能卡模式使能)、NACK(否定确认)、HD(半双工模式)、IRLP(红外低功耗)、IREN(红外模式使能)等控制位。
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GTPR( guard time and prescaler register,保护时间和预分频寄存器):
-
用于配置保护时间和波特率预分频。
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SCLK控制:
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用于控制SCLK(串行时钟)的生成,包括CPOL和CPHA的配置。
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-
发送器和接收器控制:
-
负责控制USART的发送和接收操作,包括TXE(发送数据寄存器空)、TC(传输完成)、RXNE(接收数据寄存器非空)等状态。
-
-
状态寄存器(SR):
-
包含USART的状态位,如CTS(清除发送)、LBD(LIN断开检测)、TXE(发送数据寄存器空)、TC(传输完成)、RXNE(接收数据寄存器非空)、ORE(接收溢出错误)、NE(噪声错误)、FE(帧错误)、PE(奇偶校验错误)等。
-
-
唤醒单元:
-
实现多设备的串口通信
-
-
引脚
-
-
噪声检测:
-
采样来检测噪声。如果在数据位时间内采样到的电平状态不一致(例如,在一个数据位时间内采样到高电平和低电平),则可能表示存在噪声。
-
通过在数据位时间内进行多次采样可以提高噪声检测的准确性。
-
-
NE(噪声错误):
-
图中右上角的“NE”表示噪声错误(Noise Error)。如果在数据位时间内采样到的电平状态不一致,则会触发噪声错误标志,表示接收到的数据可能受到噪声干扰。
-
取某一位就是:数字/10^x%10
/10^x就是把右边去掉,%10把左边去掉
1.显示汉字方法,都选UTF-8,在C++写入--no-multibyte-chars参数
2.也可以encoding选择GB2312,重新打开文件,选择GBK编码
HEX数据包 :
添加包头包尾,如果重复较多最好选择固定包长。
文本数据包:
串口代码:
串口发送&串口发送+接收
第一步:开启时钟,把需要的USART和GPIO时钟打开
第二步:GPIO初始化,把TX配置成复用输出,RX配置成输入
第三步,配置USART(结构体)
第四步:开启USART(只发送),配置中断(接收,在开启USART之前,加上ITConfig和NVIC的代码)
初始化完成后,调用发送函数和接收函数,调用获取标志位的函数
代码1:串口发送
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
/**
* 函 数:串口初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void Serial_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //开启USART1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA9引脚初始化为复用推挽输出
/*USART初始化*/
USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //定义结构体变量
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制,不需要
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx; //模式,选择为发送模式
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验,不需要
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位,选择1位
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长,选择8位
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //将结构体变量交给USART_Init,配置USART1
/*USART使能*/
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能USART1,串口开始运行
}
/**
* 函 数:串口发送一个字节
* 参 数:Byte 要发送的一个字节
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入数据寄存器,写入后USART自动生成时序波形
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成
/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位,故此循环后,无需清除标志位*/
}
/**
* 函 数:串口发送一个数组
* 参 数:Array 要发送数组的首地址
* 参 数:Length 要发送数组的长度
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{
uint16_t i;
for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组
{
Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
}
}
/**
* 函 数:串口发送一个字符串
* 参 数:String 要发送字符串的首地址
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendString(char *String)
{
uint8_t i;
for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组(字符串),遇到字符串结束标志位后停止
{
Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
}
}
/**
* 函 数:次方函数(内部使用)
* 返 回 值:返回值等于X的Y次方
*/
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
uint32_t Result = 1; //设置结果初值为1
while (Y --) //执行Y次
{
Result *= X; //将X累乘到结果
}
return Result;
}
/**
* 函 数:串口发送数字
* 参 数:Number 要发送的数字,范围:0~4294967295
* 参 数:Length 要发送数字的长度,范围:0~10
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{
uint8_t i;
for (i = 0; i < Length; i ++) //根据数字长度遍历数字的每一位
{
Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //依次调用Serial_SendByte发送每位数字
}
}
/**
* 函 数:使用printf需要重定向的底层函数
* 参 数:保持原始格式即可,无需变动
* 返 回 值:保持原始格式即可,无需变动
*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
Serial_SendByte(ch); //将printf的底层重定向到自己的发送字节函数
return ch;
}
/**
* 函 数:自己封装的prinf函数
* 参 数:format 格式化字符串
* 参 数:... 可变的参数列表
* 返 回 值:无
*/
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
char String[100]; //定义字符数组
va_list arg; //定义可变参数列表数据类型的变量arg
va_start(arg, format); //从format开始,接收参数列表到arg变量
vsprintf(String, format, arg); //使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中
va_end(arg); //结束变量arg
Serial_SendString(String); //串口发送字符数组(字符串)
}
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Serial_Init(); //串口初始化
/*串口基本函数*/
Serial_SendByte(0x41); //串口发送一个字节数据0x41
uint8_t MyArray[] = {0x42, 0x43, 0x44, 0x45}; //定义数组
Serial_SendArray(MyArray, 4); //串口发送一个数组
Serial_SendString("\r\nNum1="); //串口发送字符串
Serial_SendNumber(111, 3); //串口发送数字
/*下述3种方法可实现printf的效果*/
/*方法1:直接重定向printf,但printf函数只有一个,此方法不能在多处使用*/
printf("\r\nNum2=%d", 222); //串口发送printf打印的格式化字符串
//需要重定向fputc函数,并在工程选项里勾选Use MicroLIB
/*方法2:使用sprintf打印到字符数组,再用串口发送字符数组,此方法打印到字符数组,之后想怎么处理都可以,可在多处使用*/
char String[100]; //定义字符数组
sprintf(String, "\r\nNum3=%d", 333);//使用sprintf,把格式化字符串打印到字符数组
Serial_SendString(String); //串口发送字符数组(字符串)
/*方法3:将sprintf函数封装起来,实现专用的printf,此方法就是把方法2封装起来,更加简洁实用,可在多处使用*/
Serial_Printf("\r\nNum4=%d", 444); //串口打印字符串,使用自己封装的函数实现printf的效果
Serial_Printf("\r\n");
while (1)
{
}
}
代码2:串口发送+接收
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
uint8_t Serial_RxData; //定义串口接收的数据变量
uint8_t Serial_RxFlag; //定义串口接收的标志位变量
/**
* 函 数:串口初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void Serial_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //开启USART1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA9引脚初始化为复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA10引脚初始化为上拉输入
/*USART初始化*/
USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //定义结构体变量
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制,不需要
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //模式,发送模式和接收模式均选择
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验,不需要
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位,选择1位
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长,选择8位
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //将结构体变量交给USART_Init,配置USART1
/*中断输出配置*/
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //开启串口接收数据的中断
/*NVIC中断分组*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2
/*NVIC配置*/
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //选择配置NVIC的USART1线
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //指定NVIC线路的抢占优先级为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init,配置NVIC外设
/*USART使能*/
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能USART1,串口开始运行
}
/**
* 函 数:串口发送一个字节
* 参 数:Byte 要发送的一个字节
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入数据寄存器,写入后USART自动生成时序波形
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成
/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位,故此循环后,无需清除标志位*/
}
/**
* 函 数:串口发送一个数组
* 参 数:Array 要发送数组的首地址
* 参 数:Length 要发送数组的长度
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{
uint16_t i;
for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组
{
Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
}
}
/**
* 函 数:串口发送一个字符串
* 参 数:String 要发送字符串的首地址
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendString(char *String)
{
uint8_t i;
for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组(字符串),遇到字符串结束标志位后停止
{
Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
}
}
/**
* 函 数:次方函数(内部使用)
* 返 回 值:返回值等于X的Y次方
*/
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
uint32_t Result = 1; //设置结果初值为1
while (Y --) //执行Y次
{
Result *= X; //将X累乘到结果
}
return Result;
}
/**
* 函 数:串口发送数字
* 参 数:Number 要发送的数字,范围:0~4294967295
* 参 数:Length 要发送数字的长度,范围:0~10
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{
uint8_t i;
for (i = 0; i < Length; i ++) //根据数字长度遍历数字的每一位
{
Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //依次调用Serial_SendByte发送每位数字
}
}
/**
* 函 数:使用printf需要重定向的底层函数
* 参 数:保持原始格式即可,无需变动
* 返 回 值:保持原始格式即可,无需变动
*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
Serial_SendByte(ch); //将printf的底层重定向到自己的发送字节函数
return ch;
}
/**
* 函 数:自己封装的prinf函数
* 参 数:format 格式化字符串
* 参 数:... 可变的参数列表
* 返 回 值:无
*/
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
char String[100]; //定义字符数组
va_list arg; //定义可变参数列表数据类型的变量arg
va_start(arg, format); //从format开始,接收参数列表到arg变量
vsprintf(String, format, arg); //使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中
va_end(arg); //结束变量arg
Serial_SendString(String); //串口发送字符数组(字符串)
}
/**
* 函 数:获取串口接收标志位
* 参 数:无
* 返 回 值:串口接收标志位,范围:0~1,接收到数据后,标志位置1,读取后标志位自动清零
*/
uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{
if (Serial_RxFlag == 1) //如果标志位为1
{
Serial_RxFlag = 0;
return 1; //则返回1,并自动清零标志位
}
return 0; //如果标志位为0,则返回0
}
/**
* 函 数:获取串口接收的数据
* 参 数:无
* 返 回 值:接收的数据,范围:0~255
*/
uint8_t Serial_GetRxData(void)
{
return Serial_RxData; //返回接收的数据变量
}
/**
* 函 数:USART1中断函数
* 参 数:无
* 返 回 值:无
* 注意事项:此函数为中断函数,无需调用,中断触发后自动执行
* 函数名为预留的指定名称,可以从启动文件复制
* 请确保函数名正确,不能有任何差异,否则中断函数将不能进入
*/
void USART1_IRQHandler(void)
{
if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) //判断是否是USART1的接收事件触发的中断
{
Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1); //读取数据寄存器,存放在接收的数据变量
Serial_RxFlag = 1; //置接收标志位变量为1
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); //清除USART1的RXNE标志位
//读取数据寄存器会自动清除此标志位
//如果已经读取了数据寄存器,也可以不执行此代码
}
}
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
uint8_t RxData; //定义用于接收串口数据的变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "RxData:");
/*串口初始化*/
Serial_Init(); //串口初始化
while (1)
{
if (Serial_GetRxFlag() == 1) //检查串口接收数据的标志位
{
RxData = Serial_GetRxData(); //获取串口接收的数据
Serial_SendByte(RxData); //串口将收到的数据回传回去,用于测试
OLED_ShowHexNum(1, 8, RxData, 2); //显示串口接收的数据
}
}
}
代码3:串口收发HEX数据包
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
uint8_t Serial_TxPacket[4]; //定义发送数据包数组,数据包格式:FF 01 02 03 04 FE
uint8_t Serial_RxPacket[4]; //定义接收数据包数组
uint8_t Serial_RxFlag; //定义接收数据包标志位
/**
* 函 数:串口初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void Serial_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //开启USART1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA9引脚初始化为复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA10引脚初始化为上拉输入
/*USART初始化*/
USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //定义结构体变量
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制,不需要
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //模式,发送模式和接收模式均选择
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验,不需要
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位,选择1位
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长,选择8位
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //将结构体变量交给USART_Init,配置USART1
/*中断输出配置*/
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //开启串口接收数据的中断
/*NVIC中断分组*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2
/*NVIC配置*/
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //选择配置NVIC的USART1线
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //指定NVIC线路的抢占优先级为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init,配置NVIC外设
/*USART使能*/
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能USART1,串口开始运行
}
/**
* 函 数:串口发送一个字节
* 参 数:Byte 要发送的一个字节
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入数据寄存器,写入后USART自动生成时序波形
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成
/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位,故此循环后,无需清除标志位*/
}
/**
* 函 数:串口发送一个数组
* 参 数:Array 要发送数组的首地址
* 参 数:Length 要发送数组的长度
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{
uint16_t i;
for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组
{
Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
}
}
/**
* 函 数:串口发送一个字符串
* 参 数:String 要发送字符串的首地址
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendString(char *String)
{
uint8_t i;
for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组(字符串),遇到字符串结束标志位后停止
{
Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
}
}
/**
* 函 数:次方函数(内部使用)
* 返 回 值:返回值等于X的Y次方
*/
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
uint32_t Result = 1; //设置结果初值为1
while (Y --) //执行Y次
{
Result *= X; //将X累乘到结果
}
return Result;
}
/**
* 函 数:串口发送数字
* 参 数:Number 要发送的数字,范围:0~4294967295
* 参 数:Length 要发送数字的长度,范围:0~10
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{
uint8_t i;
for (i = 0; i < Length; i ++) //根据数字长度遍历数字的每一位
{
Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //依次调用Serial_SendByte发送每位数字
}
}
/**
* 函 数:使用printf需要重定向的底层函数
* 参 数:保持原始格式即可,无需变动
* 返 回 值:保持原始格式即可,无需变动
*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
Serial_SendByte(ch); //将printf的底层重定向到自己的发送字节函数
return ch;
}
/**
* 函 数:自己封装的prinf函数
* 参 数:format 格式化字符串
* 参 数:... 可变的参数列表
* 返 回 值:无
*/
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
char String[100]; //定义字符数组
va_list arg; //定义可变参数列表数据类型的变量arg
va_start(arg, format); //从format开始,接收参数列表到arg变量
vsprintf(String, format, arg); //使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中
va_end(arg); //结束变量arg
Serial_SendString(String); //串口发送字符数组(字符串)
}
/**
* 函 数:串口发送数据包
* 参 数:无
* 返 回 值:无
* 说 明:调用此函数后,Serial_TxPacket数组的内容将加上包头(FF)包尾(FE)后,作为数据包发送出去
*/
void Serial_SendPacket(void)
{
Serial_SendByte(0xFF);
Serial_SendArray(Serial_TxPacket, 4);
Serial_SendByte(0xFE);
}
/**
* 函 数:获取串口接收数据包标志位
* 参 数:无
* 返 回 值:串口接收数据包标志位,范围:0~1,接收到数据包后,标志位置1,读取后标志位自动清零
*/
uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{
if (Serial_RxFlag == 1) //如果标志位为1
{
Serial_RxFlag = 0;
return 1; //则返回1,并自动清零标志位
}
return 0; //如果标志位为0,则返回0
}
/**
* 函 数:USART1中断函数
* 参 数:无
* 返 回 值:无
* 注意事项:此函数为中断函数,无需调用,中断触发后自动执行
* 函数名为预留的指定名称,可以从启动文件复制
* 请确保函数名正确,不能有任何差异,否则中断函数将不能进入
*/
void USART1_IRQHandler(void)
{
static uint8_t RxState = 0; //定义表示当前状态机状态的静态变量
static uint8_t pRxPacket = 0; //定义表示当前接收数据位置的静态变量
if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) //判断是否是USART1的接收事件触发的中断
{
uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1); //读取数据寄存器,存放在接收的数据变量
/*使用状态机的思路,依次处理数据包的不同部分*/
/*当前状态为0,接收数据包包头*/
if (RxState == 0)
{
if (RxData == 0xFF) //如果数据确实是包头
{
RxState = 1; //置下一个状态
pRxPacket = 0; //数据包的位置归零
}
}
/*当前状态为1,接收数据包数据*/
else if (RxState == 1)
{
Serial_RxPacket[pRxPacket] = RxData; //将数据存入数据包数组的指定位置
pRxPacket ++; //数据包的位置自增
if (pRxPacket >= 4) //如果收够4个数据
{
RxState = 2; //置下一个状态
}
}
/*当前状态为2,接收数据包包尾*/
else if (RxState == 2)
{
if (RxData == 0xFE) //如果数据确实是包尾部
{
RxState = 0; //状态归0
Serial_RxFlag = 1; //接收数据包标志位置1,成功接收一个数据包
}
}
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); //清除标志位
}
}
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
#include "Key.h"
uint8_t KeyNum; //定义用于接收按键键码的变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Key_Init(); //按键初始化
Serial_Init(); //串口初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "TxPacket");
OLED_ShowString(3, 1, "RxPacket");
/*设置发送数据包数组的初始值,用于测试*/
Serial_TxPacket[0] = 0x01;
Serial_TxPacket[1] = 0x02;
Serial_TxPacket[2] = 0x03;
Serial_TxPacket[3] = 0x04;
while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum(); //获取按键键码
if (KeyNum == 1) //按键1按下
{
Serial_TxPacket[0] ++; //测试数据自增
Serial_TxPacket[1] ++;
Serial_TxPacket[2] ++;
Serial_TxPacket[3] ++;
Serial_SendPacket(); //串口发送数据包Serial_TxPacket
OLED_ShowHexNum(2, 1, Serial_TxPacket[0], 2); //显示发送的数据包
OLED_ShowHexNum(2, 4, Serial_TxPacket[1], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 7, Serial_TxPacket[2], 2);
OLED_ShowHexNum(2, 10, Serial_TxPacket[3], 2);
}
if (Serial_GetRxFlag() == 1) //如果接收到数据包
{
OLED_ShowHexNum(4, 1, Serial_RxPacket[0], 2); //显示接收的数据包
OLED_ShowHexNum(4, 4, Serial_RxPacket[1], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 7, Serial_RxPacket[2], 2);
OLED_ShowHexNum(4, 10, Serial_RxPacket[3], 2);
}
}
}
代码4:串口收发文本数据包
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
char Serial_RxPacket[100]; //定义接收数据包数组,数据包格式"@MSG\r\n"
uint8_t Serial_RxFlag; //定义接收数据包标志位
/**
* 函 数:串口初始化
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void Serial_Init(void)
{
/*开启时钟*/
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //开启USART1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟
/*GPIO初始化*/
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA9引脚初始化为复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA10引脚初始化为上拉输入
/*USART初始化*/
USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //定义结构体变量
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制,不需要
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //模式,发送模式和接收模式均选择
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验,不需要
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位,选择1位
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长,选择8位
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //将结构体变量交给USART_Init,配置USART1
/*中断输出配置*/
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //开启串口接收数据的中断
/*NVIC中断分组*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2
/*NVIC配置*/
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //选择配置NVIC的USART1线
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //指定NVIC线路的抢占优先级为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init,配置NVIC外设
/*USART使能*/
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能USART1,串口开始运行
}
/**
* 函 数:串口发送一个字节
* 参 数:Byte 要发送的一个字节
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入数据寄存器,写入后USART自动生成时序波形
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成
/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位,故此循环后,无需清除标志位*/
}
/**
* 函 数:串口发送一个数组
* 参 数:Array 要发送数组的首地址
* 参 数:Length 要发送数组的长度
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{
uint16_t i;
for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组
{
Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
}
}
/**
* 函 数:串口发送一个字符串
* 参 数:String 要发送字符串的首地址
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendString(char *String)
{
uint8_t i;
for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组(字符串),遇到字符串结束标志位后停止
{
Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
}
}
/**
* 函 数:次方函数(内部使用)
* 返 回 值:返回值等于X的Y次方
*/
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
uint32_t Result = 1; //设置结果初值为1
while (Y --) //执行Y次
{
Result *= X; //将X累乘到结果
}
return Result;
}
/**
* 函 数:串口发送数字
* 参 数:Number 要发送的数字,范围:0~4294967295
* 参 数:Length 要发送数字的长度,范围:0~10
* 返 回 值:无
*/
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{
uint8_t i;
for (i = 0; i < Length; i ++) //根据数字长度遍历数字的每一位
{
Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //依次调用Serial_SendByte发送每位数字
}
}
/**
* 函 数:使用printf需要重定向的底层函数
* 参 数:保持原始格式即可,无需变动
* 返 回 值:保持原始格式即可,无需变动
*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
Serial_SendByte(ch); //将printf的底层重定向到自己的发送字节函数
return ch;
}
/**
* 函 数:自己封装的prinf函数
* 参 数:format 格式化字符串
* 参 数:... 可变的参数列表
* 返 回 值:无
*/
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
char String[100]; //定义字符数组
va_list arg; //定义可变参数列表数据类型的变量arg
va_start(arg, format); //从format开始,接收参数列表到arg变量
vsprintf(String, format, arg); //使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中
va_end(arg); //结束变量arg
Serial_SendString(String); //串口发送字符数组(字符串)
}
/**
* 函 数:USART1中断函数
* 参 数:无
* 返 回 值:无
* 注意事项:此函数为中断函数,无需调用,中断触发后自动执行
* 函数名为预留的指定名称,可以从启动文件复制
* 请确保函数名正确,不能有任何差异,否则中断函数将不能进入
*/
void USART1_IRQHandler(void)
{
static uint8_t RxState = 0; //定义表示当前状态机状态的静态变量
static uint8_t pRxPacket = 0; //定义表示当前接收数据位置的静态变量
if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) //判断是否是USART1的接收事件触发的中断
{
uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1); //读取数据寄存器,存放在接收的数据变量
/*使用状态机的思路,依次处理数据包的不同部分*/
/*当前状态为0,接收数据包包头*/
if (RxState == 0)
{
if (RxData == '@' && Serial_RxFlag == 0) //如果数据确实是包头,并且上一个数据包已处理完毕
{
RxState = 1; //置下一个状态
pRxPacket = 0; //数据包的位置归零
}
}
/*当前状态为1,接收数据包数据,同时判断是否接收到了第一个包尾*/
else if (RxState == 1)
{
if (RxData == '\r') //如果收到第一个包尾
{
RxState = 2; //置下一个状态
}
else //接收到了正常的数据
{
Serial_RxPacket[pRxPacket] = RxData; //将数据存入数据包数组的指定位置
pRxPacket ++; //数据包的位置自增
}
}
/*当前状态为2,接收数据包第二个包尾*/
else if (RxState == 2)
{
if (RxData == '\n') //如果收到第二个包尾
{
RxState = 0; //状态归0
Serial_RxPacket[pRxPacket] = '\0'; //将收到的字符数据包添加一个字符串结束标志
Serial_RxFlag = 1; //接收数据包标志位置1,成功接收一个数据包
}
}
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); //清除标志位
}
}
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
#include "LED.h"
#include "string.h"
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
LED_Init(); //LED初始化
Serial_Init(); //串口初始化
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "TxPacket");
OLED_ShowString(3, 1, "RxPacket");
while (1)
{
if (Serial_RxFlag == 1) //如果接收到数据包
{
OLED_ShowString(4, 1, " ");
OLED_ShowString(4, 1, Serial_RxPacket); //OLED清除指定位置,并显示接收到的数据包
/*将收到的数据包与预设的指令对比,以此决定将要执行的操作*/
if (strcmp(Serial_RxPacket, "LED_ON") == 0) //如果收到LED_ON指令
{
LED1_ON(); //点亮LED
Serial_SendString("LED_ON_OK\r\n"); //串口回传一个字符串LED_ON_OK
OLED_ShowString(2, 1, " ");
OLED_ShowString(2, 1, "LED_ON_OK"); //OLED清除指定位置,并显示LED_ON_OK
}
else if (strcmp(Serial_RxPacket, "LED_OFF") == 0) //如果收到LED_OFF指令
{
LED1_OFF(); //熄灭LED
Serial_SendString("LED_OFF_OK\r\n"); //串口回传一个字符串LED_OFF_OK
OLED_ShowString(2, 1, " ");
OLED_ShowString(2, 1, "LED_OFF_OK"); //OLED清除指定位置,并显示LED_OFF_OK
}
else //上述所有条件均不满足,即收到了未知指令
{
Serial_SendString("ERROR_COMMAND\r\n"); //串口回传一个字符串ERROR_COMMAND
OLED_ShowString(2, 1, " ");
OLED_ShowString(2, 1, "ERROR_COMMAND"); //OLED清除指定位置,并显示ERROR_COMMAND
}
Serial_RxFlag = 0; //处理完成后,需要将接收数据包标志位清零,否则将无法接收后续数据包
}
}
}
这里的换行一定要打,包头+数据+包尾