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STM32F1系列之在gcc环境下编写uart串口打印程序

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STMCU小助手 发布时间:2022-8-27 13:40
一、构建程序目录
新建src文件夹,用来存放c源代码
新建inc文件夹,用来存放头文件
新建build文件夹,用来存放编译输出文件

二、编写源文件
在src文件夹下新建uart.c文件如下所示

  1. #include "uart.h"

  2. typedef unsigned int uint32_t;
  3. typedef struct
  4. {
  5.   volatile uint32_t SR;    /*!< USART Status register, Address offset: 0x00 */
  6.   volatile uint32_t DR;    /*!< USART Data register,   Address offset: 0x04 */
  7.   volatile uint32_t BRR;   /*!< USART Baud rate register, Address offset: 0x08 */
  8.   volatile uint32_t CR1;   /*!< USART Control register 1, Address offset: 0x0C */
  9.   volatile uint32_t CR2;   /*!< USART Control register 2, Address offset: 0x10 */
  10.   volatile uint32_t CR3;   /*!< USART Control register 3, Address offset: 0x14 */
  11.   volatile uint32_t GTPR;  /*!< USART Guard time and prescaler register, Address offset: 0x18 */
  12. } USART_TypeDef;


  13. void uart_init(void)
  14. {
  15.         USART_TypeDef *usart1 = (USART_TypeDef *)0x40013800;
  16.         volatile unsigned int *pReg;
  17.         /* 使能GPIOA/USART1模块 */
  18.         /* RCC_APB2ENR */
  19.         pReg = (volatile unsigned int *)(0x40021000 + 0x18);
  20.         *pReg |= (1<<2) | (1<<14);
  21.         
  22.         /* 配置引脚功能: PA9(USART1_TX), PA10(USART1_RX)
  23.          * GPIOA_CRH = 0x40010800 + 0x04
  24.          */
  25.         pReg = (volatile unsigned int *)(0x40010800 + 0x04);
  26.         
  27.         /* PA9(USART1_TX) */
  28.         *pReg &= ~((3<<4) | (3<<6));
  29.         *pReg |= (1<<4) | (2<<6);  /* Output mode, max speed 10 MHz; Alternate function output Push-pull */

  30.         /* PA10(USART1_RX) */
  31.         *pReg &= ~((3<<8) | (3<<10));
  32.         *pReg |= (0<<8) | (1<<10);  /* Input mode (reset state); Floating input (reset state) */
  33.         
  34.         /* 设置波特率
  35.          * 115200 = 8000000/16/USARTDIV
  36.          * USARTDIV = 4.34
  37.          * DIV_Mantissa = 4
  38.          * DIV_Fraction / 16 = 0.34
  39.          * DIV_Fraction = 16*0.34 = 5
  40.          * 真实波特率:
  41.          * DIV_Fraction / 16 = 5/16=0.3125
  42.          * USARTDIV = DIV_Mantissa + DIV_Fraction / 16 = 4.3125
  43.          * baudrate = 8000000/16/4.3125 = 115942
  44.           */
  45. #define DIV_Mantissa 4
  46. #define DIV_Fraction 5
  47.         usart1->BRR = (DIV_Mantissa<<4) | (DIV_Fraction);
  48.         
  49.         /* 设置数据格式: 8n1 */
  50.         usart1->CR1 = (1<<13) | (0<<12) | (0<<10) | (1<<3) | (1<<2);        
  51.         usart1->CR2 &= ~(3<<12);
  52.         
  53.         /* 使能USART1 */
  54. }
  55.         
  56. int getchar(void)
  57. {
  58.         USART_TypeDef *usart1 = (USART_TypeDef *)0x40013800;
  59.         while ((usart1->SR & (1<<5)) == 0);
  60.         return usart1->DR;
  61. }

  62. int putchar(char c)
  63. {
  64.         USART_TypeDef *usart1 = (USART_TypeDef *)0x40013800;
  65.         while ((usart1->SR & (1<<7)) == 0);
  66.         usart1->DR = c;
  67.         
  68.         return c;
  69. }
复制代码

在inc文件夹下新建uart.h内容如下

  1. #ifndef _UART_H
  2. #define _UART_H

  3. void uart_init(void);
  4. int getchar(void);
  5. int        putchar(char c);

  6. #endif
复制代码

在src文件夹下新建led.c文件如下所示

  1. 在这里插入代码片#include "led.h"

  2. int delay(int ndelay)
  3. {
  4.         volatile int n = ndelay;
  5.         while(n--);

  6.         return 0;
  7. }

  8. void led_init(void)
  9. {
  10.         unsigned int *pReg;
  11.         
  12.         /* 1、使能GPIOB */
  13.         pReg = (unsigned int *)(0x40021000 + 0x18);
  14.         *pReg |= (1<<3);
  15.         
  16.         /* 2、设置GPIOB5为输出引脚 */
  17.         pReg = (unsigned int *)(0x40010C00 + 0x00);
  18.         *pReg |= (1<<20);

  19.         pReg = (unsigned int *)(0x40010C00 + 0x0C);
  20.     *pReg &= ~(1<<5);
  21. }

  22. void led_on(void)
  23. {
  24.         unsigned int *pReg = (unsigned int *)(0x40010C00 + 0x0C);
  25.                         
  26.         /* 设置GPIOB5输出0 */
  27.         *pReg &= ~(1<<5);
  28. }

  29. void led_off(void)
  30. {
  31.         unsigned int *pReg = (unsigned int *)(0x40010C00 + 0x0C);
  32.                         
  33.         /* 设置GPIOB5输出1 */
  34.         *pReg |= (1<<5);
  35. }
复制代码

在inc文件夹下新建led.h内容如下

  1. #ifndef __LED_H
  2. #define __LED_H

  3. int delay(int ndelay);
  4. void led_init(void);
  5. void led_on(void);
  6. void led_off(void);

  7. #endif
复制代码

三、修改主函数
将了原来的led.c修改为main.c如下所示

  1. #include "uart.h"
  2. #include "led.h"

  3. int main(void)
  4. {
  5.     uart_init();
  6.     led_init();
  7.     putchar('s');
  8.     putchar('t');
  9.     putchar('m');
  10.     putchar('3');
  11.     putchar('2');
  12.     putchar('f');
  13.     putchar('1');
  14.         putchar('0');
  15.         putchar('3');
  16.     putchar('\r');
  17.     putchar('\n');

  18.     while(1)
  19.     {
  20.         led_on();
  21.         delay(1000000);
  22.         led_off();
  23.         delay(1000000);
  24.     }
  25. }
复制代码

四、编写汇编程序
汇编程序也做相应修改


  1.   .syntax unified                   /* 指明当前汇编文件的指令是ARM和THUMB通用格式 */
  2.   .cpu cortex-m3                    /* 指明cpu核为cortex-m3 */
  3.   .fpu softvfp                      /* 软浮点 */
  4.   .thumb                            /* thumb指令 */

  5. .global  _start                     /* .global表示Reset_Handler是一个全局符号 */

  6. .word 0x00000000                    /* 当前地址写入一个字(32bit)数据,值为0x00000000,实际上应为栈顶地址 */
  7. .word _start+1                      /* 当前地址写入一个字(32bit)数据, 值为_reset标号代表的地址+1,即程序入口地址*/

  8. _start:                             /* 标签_start,汇编程序的默认入口是_start */
  9.     /* 1、设置栈 */
  10.     LDR SP, =(0x20000000+0x400)
  11.     /* 2、跳转到led函数 */
  12.     BL led
  13.     /* 3、原地循环 */
  14.     B .
复制代码

五、编写Makefile
编写Makefile如下所示,注意OBJECTS为我们所要链接的所有文件,链接时默认是按照其排列顺序来连接的,所以我们要将start.o文件放在最前面,如下所示;另外vpath用来指定该依赖文件的查找路径,还有关于-fno-builtin参数,表示不使用C语言的内建函数,因为我们编写的putchar()函数是C语言的内建函数,使用了-fno-builtin参数我们的函数名就可以和内建函数同名了。

  1. TARGET = uart

  2. C_SOURCES =  src/main.c \
  3. src/uart.c \
  4. src/led.c

  5. C_INCLUDES = -Iinc

  6. ASM_SOURCES = start.s

  7. CPU = -mcpu=cortex-m3
  8. MCU = $(CPU) -mthumb

  9. CFLAGS = -c -g $(MCU) -Wall $(C_INCLUDES) -fno-builtin

  10. PREFIX = arm-none-eabi-
  11. CC = $(PREFIX)gcc
  12. AS = $(PREFIX)gcc -x assembler-with-cpp
  13. LD=$(PREFIX)ld
  14. CP = $(PREFIX)objcopy
  15. SZ = $(PREFIX)size
  16. OBJDUMP=$(PREFIX)objdump
  17. HEX = $(CP) -O ihex
  18. BIN = $(CP) -O binary -S

  19. BUILD_DIR = build

  20. OBJECTS = $(addprefix $(BUILD_DIR)/,$(notdir $(ASM_SOURCES:.s=.o)))
  21. vpath %.s $(sort $(dir $(ASM_SOURCES)))
  22. OBJECTS += $(addprefix $(BUILD_DIR)/,$(notdir $(C_SOURCES:.c=.o)))
  23. vpath %.c $(sort $(dir $(C_SOURCES)))


  24. all : $(BUILD_DIR)/$(TARGET).elf $(BUILD_DIR)/$(TARGET).hex $(BUILD_DIR)/$(TARGET).bin
  25.         $(SZ) [        DISCUZ_CODE_6        ]lt;

  26. $(BUILD_DIR)/%.o: %.c | $(BUILD_DIR)
  27.         $(CC) $(CFLAGS)  [        DISCUZ_CODE_6        ]lt; -o $@ -MMD -MP -MF"$(@:%.o=%.d)"

  28. $(BUILD_DIR)/%.o: %.s | $(BUILD_DIR)
  29.         $(AS) $(CFLAGS)  [        DISCUZ_CODE_6        ]lt; -o $@

  30. $(BUILD_DIR)/$(TARGET).elf: $(OBJECTS) | $(BUILD_DIR)
  31.         $(LD) -g $(OBJECTS) -Ttext 0X8000000 -o $@

  32. $(BUILD_DIR)/%.hex: $(BUILD_DIR)/%.elf | $(BUILD_DIR)
  33.         $(HEX) [        DISCUZ_CODE_6        ]lt; $@
  34.         
  35. $(BUILD_DIR)/%.bin: $(BUILD_DIR)/%.elf | $(BUILD_DIR)
  36.         $(BIN) [        DISCUZ_CODE_6        ]lt; $@

  37. $(BUILD_DIR)/.dis: %.elf
  38.         $(OBJDUMP) -D -m cortex-m3 [        DISCUZ_CODE_6        ]lt; > $@

  39. $(BUILD_DIR):
  40.         mkdir $@

  41. -include $(wildcard $(BUILD_DIR)/*.d)

  42. clean:
  43.         rm -rf $(BUILD_DIR)
复制代码

然后make命令执行编译
20210124163201400.png

然后烧录运行可以看到其打印的信息

20210124163218789.png

六、优化
接下来我们在uart.c中添加如下两个函数用来打印字符串和16进制数

  1. int putstring(const char *s)
  2. {
  3.         while (*s)
  4.         {
  5.                 putchar(*s);
  6.                 s++;
  7.         }
  8.         return 0;
  9. }

  10. void puthex(unsigned int val)
  11. {
  12.         /* 0x76543210 */
  13.         int i, j;

  14.         //puts("0x");
  15.         putchar('0');
  16.         putchar('x');
  17.         for (i = 7; i >= 0; i--)
  18.         {
  19.                 j = (val >> (i*4)) & 0xf;
  20.                 if ((j >= 0) && (j <= 9))
  21.                         putchar('0' + j);
  22.                 else
  23.                         putchar('A' + j - 0xA);
  24.         }        
  25. }
复制代码

修改main函数如下所示

2021012416343727.png

编译烧录运行可以看到其串口打印如下

20210124163504902.png


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