串口通訊是一種很常用的通訊方式，用的電纜數量少、操作簡單。下面來看一下串口通訊的定義、原理及基于stm32的代碼實現（帶注釋便于理解）。

具體內容如下：

一、通信接口

處理器與外部設備通信的兩種方式：

并行通信：

-傳輸原理：數據各個位同時傳輸。-優點：速度快-缺點：占用引腳資源多

 

串行通信：

-傳輸原理：數據按位順序傳輸。-優點：占用引腳資源少-缺點：速度相對較慢

 

串行通信，按照數據傳送方向，分為：

單工：數據傳輸只支持數據在一個方向上傳輸

 

半雙工：允許數據在兩個方向上傳輸，但是，在某一時刻，只允許數據在一個方向上傳輸，它實際上是一種切換方向的單工通信；

 

全雙工：允許數據同時在兩個方向上傳輸，因此，全雙工通信是兩個單工通信方式的結合，它要求發送設備和接收設備都有獨立的接收和發送能力。

 

串行通信的通信方式：

**同步通信：**帶時鐘同步信號傳輸。如：SPI，IIC通信接口**異步通信：**不帶時鐘同步信號。如：UART(通用異步收發器),單總線

常見的串行通信接口：

 

二、STM32的串口通信接口

UART：通用異步收發器（universal asynchronous receiver and transmitter）

USART：通用同步異步收發器（universal synchronous asynchronous receiver and transmitter）

其中：

通用同步異步收發器(USART)

小容量產品：是指閃存存儲器容量在16K至32K字節之間的STM32F101xx、 STM32F102xx和STM32F103xx微控制器。

中容量產品：是指閃存存儲器容量在64K至128K字節之間的STM32F101xx、 STM32F102xx和STM32F103xx微控制器。

大容量產品：是指閃存存儲器容量在256K至512K字節之間的STM32F101xx和STM32F103xx微控制器。

互聯型產品：是指STM32F105xx和STM32F107xx微控制器。

除非特別說明，本章描述的模塊適用于整個STM32F10xxx微控制器系列。

我使用的是 STM32F105xx，所以是互聯型產品，包含3個USART和2個UART。（USART1/USART2/USART3/UART4/UART5）

三、UART異步通信方式引腳連接方法

-RXD:數據輸入引腳。數據接收。

-TXD:數據發送引腳。數據發送。

串口交叉線

 

串口直通線

 

四、串口通信過程

 

五、STM32串口異步通信需要定義的參數

起始位數據位（8位或者9位）奇偶校驗位（第9位）停止位（1,15,2位）波特率設置

 

六、串口配置

串口設置的一般步驟可以總結為如下幾個步驟：

1、串口時鐘使能，GPIO時鐘使能

2、串口復位

3、GPIO端口模式設置

4、串口參數初始化

5、開啟中斷并且初始化NVIC（如果需要開啟中斷才需要這個步驟）

6、使能串口

7、編寫中斷處理函數

下面， 我們就簡單介紹下這幾個與串口基本配置直接相關的幾個固件庫函數。 這些函數和定義主要分布在 stm32f10x_usart.h 和stm32f10x_usart.c 文件中。

1.串口時鐘使能。 串口是掛載在 APB2 下面的外設，所以使能函數為：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1)；

2.串口復位。 當外設出現異常的時候可以通過復位設置，實現該外設的復位，然后重新配置這個外設達到讓其重新工作的目的。一般在系統剛開始配置外設的時候，都會先執行復位該外設的操作。 復位的是在函數 USART_DeInit()中完成：

void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);//串口復位

比如我們要復位串口 1，方法為：

USART_DeInit(USART1); //復位串口

3.串口參數初始化。 串口初始化是通過 USART_Init()函數實現的，

void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)；

這個函數的第一個入口參數是指定初始化的串口標號，這里選擇 USART1。

第二個入口參數是一個 USART_InitTypeDef 類型的結構體指針， 這個結構體指針的成員變量用來設置串口的一些參數。

一般的實現格式為：

USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; //波特率設置;

USART_InitStructure.USART_wordLength = USART_WordLength_8b;//字長為 8 位數據格式

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一個停止位

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //無奇偶校驗位

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl

= USART_HardwareFlowControl_None; //無硬件數據流控制

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發模式

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口

從上面的初始化格式可以看出初始化需要設置的參數為：波特率，字長，停止位，奇偶校驗位，硬件數據流控制，模式（收，發）。 我們可以根據需要設置這些參數。

4.數據發送與接收。 STM32 的發送與接收是通過數據寄存器 USART_DR 來實現的，這是一個雙寄存器，包含了 TDR 和 RDR。當向該寄存器寫數據的時候，串口就會自動發送，當收到數據的時候，也是存在該寄存器內。

STM32 庫函數操作 USART_DR 寄存器發送數據的函數是：

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);

通過該函數向串口寄存器 USART_DR 寫入一個數據。

STM32 庫函數操作 USART_DR 寄存器讀取串口接收到的數據的函數是：

uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

通過該函數可以讀取串口接受到的數據。

5.串口狀態。 串口的狀態可以通過狀態寄存器 USART_SR 讀取。 USART_SR 的各位描述如圖 9.1.1 所示：

 

這里我們關注一下兩個位，第 5、 6 位 RXNE 和 TC。

RXNE（讀數據寄存器非空），當該位被置 1 的時候，就是提示已經有數據被接收到了，并且可以讀出來了。這時候我們要做的就是盡快去讀取 USART_DR，通過讀 USART_DR 可以將該位清零，也可以向該位寫 0，直接清除。

TC（發送完成），當該位被置位的時候，表示 USART_DR 內的數據已經被發送完成了。如果設置了這個位的中斷，則會產生中斷。該位也有兩種清零方式： 1）讀 USART_SR，寫USART_DR。 2）直接向該位寫 0。

狀態寄存器的其他位我們這里就不做過多講解，大家需要可以查看中文參考手冊。

在我們固件庫函數里面，讀取串口狀態的函數是：

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG)；

這個函數的第二個入口參數非常關鍵， 它是標示我們要查看串口的哪種狀態， 比如上面講解的RXNE(讀數據寄存器非空)以及 TC(發送完成)。例如我們要判斷讀寄存器是否非空(RXNE)， 操作庫函數的方法是：

USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE);

我們要判斷發送是否完成(TC)，操作庫函數的方法是：

USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC);

這些標識號在 MDK 里面是通過宏定義定義的：

#define USART_IT_PE ((uint16_t)0x0028)

#define USART_IT_TXE ((uint16_t)0x0727)

#define USART_IT_TC ((uint16_t)0x0626)

#define USART_IT_RXNE ((uint16_t)0x0525)

#define USART_IT_IDLE ((uint16_t)0x0424)

#define USART_IT_LBD ((uint16_t)0x0846)

#define USART_IT_CTS ((uint16_t)0x096A)

#define USART_IT_ERR ((uint16_t)0x0060)

#define USART_IT_ORE ((uint16_t)0x0360)

#define USART_IT_NE ((uint16_t)0x0260)

#define USART_IT_FE ((uint16_t)0x0160)

6.串口使能。 串口使能是通過函數 USART_Cmd()來實現的，這個很容易理解，使用方法是：

USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口

7.開啟串口響應中斷。 有些時候當我們還需要開啟串口中斷，那么我們還需要使能串口中斷，使能串口中斷的函數是：

void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT,

FunctionalState NewState)

這個函數的第二個入口參數是標示使能串口的類型， 也就是使能哪種中斷， 因為串口的中斷類型有很多種。 比如在接收到數據的時候（RXNE 讀數據寄存器非空），我們要產生中斷，那么我們開啟中斷的方法是：

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//開啟中斷，接收到數據中斷

我們在發送數據結束的時候（TC， 發送完成） 要產生中斷，那么方法是：

USART_ITConfig(USART1， USART_IT_TC， ENABLE);

8.獲取相應中斷狀態。 當我們使能了某個中斷的時候，當該中斷發生了，就會設置狀態寄存器中的某個標志位。 經常我們在中斷處理函數中，要判斷該中斷是哪種中斷，使用的函數是：

ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT)

比如我們使能了串口發送完成中斷，那么當中斷發生了， 我們便可以在中斷處理函數中調用這個函數來判斷到底是否是串口發送完成中斷，方法是：

USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC)

返回值是 SET，說明是串口發送完成中斷發生。

七、串口程序完整代碼

參看：USART串口通信配置

#include "stm32f10x.h"

u8 Uart1_Get_Flag = 0;

// 串口初始化函數

void My_USART1_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStrue;

USART_InitTypeDef USART_InitStrue;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStrue;

// 1,使能GPIOA,USART1時鐘

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);

// 2,設置PGIO工作模式-PA9 PA10復用為串口1

GPIO_InitStrue.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//復用推挽輸出

GPIO_InitStrue.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;//USART1_TX PA.9

GPIO_InitStrue.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStrue); //初始化 GPIOA.9

GPIO_InitStrue.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空輸入

GPIO_InitStrue.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;//USART1_RX PA.10

GPIO_InitStrue.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStrue); //初始化 GPIOA.10

// 3,串口1初始化配置

USART_InitStrue.USART_BaudRate=115200;//波特率設置

USART_InitStrue.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;//無硬件數據流控制

USART_InitStrue.USART_Mode=USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;//收發模式

USART_InitStrue.USART_Parity=USART_Parity_No; //無奇偶校驗位

USART_InitStrue.USART_StopBits=USART_StopBits_1; //一個停止位

USART_InitStrue.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;//字長為8 位

USART_Init(USART1,&USART_InitStrue);//初始化串口

// 4,打開串口1

USART_Cmd(USART1,ENABLE);//使能串口

// 5,使能串口1中斷-接收數據完成中斷

USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//開啟中斷

// 6,設置中斷優先級-主函數中設置中斷優先級分組

NVIC_InitStrue.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;

NVIC_InitStrue.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//IRQ 通道使能

NVIC_InitStrue.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;//搶占優先級 1

NVIC_InitStrue.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;//子優先級 1

NVIC_Init(&NVIC_InitStrue);//中斷優先級初始化

}

void USART1_Puts(char * str)

{

while(*str)

{

USART_SendData(USART1, *str++);

while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);

}

}

// 中斷服務函數

void USART1_IRQHandler(void)

{

u8 res;

if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE))// 接收到數據

{

USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);

res= USART_ReceiveData(USART1); // 獲得串口1接收到的數據

Uart1_Get_Flag=1;

}

}

// 主函數

int main(void)

{

// 設置中斷優先級分組位2 - 2位搶占2位相應

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

// 調用函數 初始化USART1相關引腳配置

My_USART1_Init();

if (Uart1_Get_Flag){

Uart1_Get_Flag = 0;

USART1_Puts(res);

}

return 0;

}

謝謝閱讀。

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