STM32串口USART

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一、通用同步异步收发器(USART)

通用同步异步收发器(USART)提供了一种灵活的方法与使用工业标准NRZ异步串行数据格式的外部设备之间进行全双工数据交换。USART利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。它支持同步单向通信和半双工单线通信，也支持LIN(局部互连网)，智能卡协议和IrDA(红外数据组织)SIR ENDEC规范，以及调制解调器(CTS/RTS)操作。它还允许多处理器通信。使用多缓冲器配置的DMA方式，可以实现高速数据通信。

接口通过三个引脚与其他设备连接在一起。任何USART双向通信至少需要两个脚：接收数据输入(RX)和发送数据输出(TX)。 RX：接收数据串行输。通过过采样技术来区别数据和噪音，从而恢复数据。 TX：发送数据输出。当发送器被禁止时，输出引脚恢复到它的I/O端口配置。当发送器被激活，并且不发送数据时，TX引脚处于高电平。在单线和智能卡模式里，此I/O口被同时用于数据的发送和接收。

串口设置的一般步骤可以总结为如下几个步骤：

1) 串口时钟使能，GPIO 时钟使能

2) 串口复位

3) GPIO 端口模式设置

4) 串口参数初始化

5) 开启中断并且初始化 NVIC（如果需要开启中断才需要这个步骤）

6) 使能串口

7) 编写中断处理函数

void uart_init(u32 bound){
  //GPIO端口设置，bound:波特率
  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
  
	//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 

}

串口中断服务函数

void USART1_IRQHandler(void)  //串口1中断服务程序
	{
	u8 Res;
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 		//如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真，则需要支持OS.
	OSIntEnter();    
#endif
	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)
	{
		Res =USART_ReceiveData(USART1);	//读取接收到的数据
		
		if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成，第15位
		{
			if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d，第14位
				{
				if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
				else USART_RX_STA|=0x8000;	//接收完成了 
				}
				
			else //还没收到0X0D
				{	
				if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
				else
					{
					USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
					USART_RX_STA++;
					if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收	  
					}		 
				}
			}   		 
     } 
#if SYSTEM_SUPPORT_OS 	//如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真，则需要支持OS.
	OSIntExit();  											 
#endif
} 
#endif

主函数

int main(void)
 {		
 	u16 t;  
	u16 len;	
	u16 times=0;
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
 	LED_Init();			     //LED端口初始化
	KEY_Init();          //初始化与按键连接的硬件接口
 	while(1)
	{
		if(USART_RX_STA&0x8000)
		{					   
			len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
			printf("\r\n您发送的消息为:\r\n\r\n");
			for(t=0;t<len;t++)
			{
				USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]);//向串口1发送数据
				while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束
			}
			printf("\r\n\r\n");//插入换行
			USART_RX_STA=0;
		}
		
		else
		{
			times++;
			if(times%5000==0)
			{
				printf("\r\n精英STM32开发板 串口实验\r\n");
				printf("正点原子@ALIENTEK\r\n\r\n");
			}
			if(times%200==0)printf("请输入数据,以回车键结束\n");  
			if(times%30==0)LED1=!LED1;//闪烁LED,提示系统正在运行.
			delay_ms(10);   
		}
	}	 
 }

二、 STM32F1 的串口实现 485 通信（半双工）

485（一般称作 RS485/EIA-485）是隶属于 OSI 模型物理层的电气特性规定为 2 线，半双工，多点通信的标准。它的电气特性和 RS-232 大不一样。用缆线两端的电压差值来表示传递信号。 RS485 仅仅规定了接受端和发送端的电气特性。它没有规定或推荐任何数据协议。 RS485 的特点包括：

1）接口电平低，不易损坏芯片。RS485 的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+(2~6)V 表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-(2~6)V 表示。接口信号电平比 RS232 降低了，不易损坏接口电路的芯片，且该电平与 TTL 电平兼容，可方便与 TTL 电路连接。

2）传输速率高。10 米时，RS485 的数据最高传输速率可达 35Mbps，在 1200m 时，传输速度可达 100Kbps。

3）抗干扰能力强。RS485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。

4）传输距离远，支持节点多。RS485 总线最长可以传输 1200m 以上（速率≤100Kbps）一般最大支持 32 个节点，如果使用特制的 485 芯片，可以达到 128 个或者 256 个节点，最大的可以支持到 400 个节点。 RS485 推荐使用在点对点网络中，线型，总线型，不能是星型，环型网络。理想情况下 RS485 需要 2 个匹配电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗（一般为 120Ω）。没有特性阻抗的话，当所有的设备都静止或者没有能量的时候就会产生噪声，而且线移需要双端的电压差。没有终接电阻的话，会使得较快速的发送端产生多个数据信号的边缘，导致数据传输出错。

我们只需要配置好串口 2，就可以实现正常的 485 通信了，串口 2 的配置和串口 1 基本类似，只是串口的时钟来自 APB1，最大频率为 36Mhz。

void RS485_Init(u32 bound)
{  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
 	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);//使能GPIOA,D时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);//使能USART2时钟
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;				 //PD7端口配置
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 	GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;	//PA2
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//复用推挽
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
   
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;//PA3
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  

	RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);//复位串口2
	RCC_APB1PeriphResetCmd(RCC_APB1Periph_USART2,DISABLE);//停止复位
 
	
 #ifdef EN_USART2_RX		  	//如果使能了接收
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率设置
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//8位数据长度
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;///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(USART2, &USART_InitStructure); ; //初始化串口
  
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn; //使能串口2中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; //先占优先级2级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级2级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中断通道
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
 
  USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断
   
  USART_Cmd(USART2, ENABLE);                    //使能串口 

 #endif

  RS485_TX_EN=0;			//默认为接收模式
 
}

发送数据

void RS485_Send_Data(u8 *buf,u8 len)
{
	u8 t;
	RS485_TX_EN=1;			//设置为发送模式
  	for(t=0;t<len;t++)		//循环发送数据
	{		   
		while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) == RESET);	  
		USART_SendData(USART2,buf[t]);
	}	 
 
	while(USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) == RESET);		
	RS485_RX_CNT=0;	  
	RS485_TX_EN=0;				//设置为接收模式	
}

接收数据

void RS485_Receive_Data(u8 *buf,u8 *len)
{
	u8 rxlen=RS485_RX_CNT;
	u8 i=0;
	*len=0;				//默认为0
	delay_ms(10);		//等待10ms,连续超过10ms没有接收到一个数据,则认为接收结束
	if(rxlen==RS485_RX_CNT&&rxlen)//接收到了数据,且接收完成了
	{
		for(i=0;i<rxlen;i++)
		{
			buf[i]=RS485_RX_BUF[i];	
		}		
		*len=RS485_RX_CNT;	//记录本次数据长度
		RS485_RX_CNT=0;		//清零
	}
}

中断函数

void USART2_IRQHandler(void)
{
	u8 res;	    
 
 	if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收到数据
	{	 
	 			 
		res =USART_ReceiveData(USART2); 	//读取接收到的数据
		if(RS485_RX_CNT<64)
		{
			RS485_RX_BUF[RS485_RX_CNT]=res;		//记录接收到的值
			RS485_RX_CNT++;						//接收数据增加1 
		} 
	}  											 
}

主函数

int main(void)
 {	 
	u8 key;
	u8 i=0,t=0;
	u8 cnt=0;
	u8 rs485buf[5]; 
	 
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(115200);	 	//串口初始化为115200
	LED_Init();		  		//初始化与LED连接的硬件接口
	LCD_Init();			   	//初始化LCD 	
	KEY_Init();				//按键初始化		 	 
	RS485_Init(9600);	//初始化RS485
 	POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色 
	LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"ELITE STM32");
	LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"RS485 TEST");	
	LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
	LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2015/1/15");	
	LCD_ShowString(30,130,200,16,16,"KEY0:Send");	//显示提示信息		
 
 	POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色	  
	LCD_ShowString(30,150,200,16,16,"Count:");			//显示当前计数值	
	LCD_ShowString(30,170,200,16,16,"Send Data:");		//提示发送的数据	
	LCD_ShowString(30,210,200,16,16,"Receive Data:");	//提示接收到的数据		
 									  
	while(1)
	{
		key=KEY_Scan(0);
		if(key==KEY0_PRES)//KEY0按下,发送一次数据
		{
			for(i=0;i<5;i++)
			{
				rs485buf[i]=cnt+i;//填充发送缓冲区
				LCD_ShowxNum(30+i*32,190,rs485buf[i],3,16,0X80);	//显示数据
 			}
			RS485_Send_Data(rs485buf,5);//发送5个字节 									   
		}		 
		RS485_Receive_Data(rs485buf,&key);
		if(key)//接收到有数据
		{
			if(key>5)key=5;//最大是5个数据.
 			for(i=0;i<key;i++)LCD_ShowxNum(30+i*32,230,rs485buf[i],3,16,0X80);	//显示数据
 		}
		t++; 
		delay_ms(10);
		if(t==20)
		{
			LED0=!LED0;//提示系统正在运行	
			t=0;
			cnt++;
			LCD_ShowxNum(30+48,150,cnt,3,16,0X80);	//显示数据
		}		   
	} 
}