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【经验分享】STM32库函数串口发送与接收实例(中断)

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STMCU小助手 发布时间:2022-5-9 18:00
前言' j. [5 d1 w5 d" o% j4 ^, j
本篇用库函数写个简单的串口收发,用的是 STM32F103RCT6 开发板(部分来自正点原子)。
6 d! `$ V% u$ C8 F+ zSTM32F103RCT6 最多可提供 5 路串口,有分数波特率发生器、支持同步单线通信和半双工
# t$ j! @0 T# y单线通讯、支持 LIN、支持调制解调器操作、智能卡协议和 IrDA SIR ENDEC 规范、具有 DMA
' I3 h( }! z) n- B, J' M等。
0 X% z% p' j+ h
; \1 t3 H% u. @+ e* w( k, ]4 I" o串口设置的一般步骤可以总结为如下几个步骤:8 Z7 m# c" R: x# L( @
) s* R5 n. V  G) M
串口时钟使能,GPIO 时钟使能
$ W: w- f# G+ b& z( V1 _5 R& J串口复位# ^6 H; ~- d( [1 K3 Y5 N0 {) F
GPIO 端口模式设置6 o/ P1 J' a  z- o- {% A
串口参数初始化# {* Z5 I0 r5 h
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)
" }4 m+ r% d$ s' R0 M4 m使能串口4 g" z* L, h1 r. K
编写中断处理函数1 J3 O, D# {, R3 d
一、串口配置步骤5 G  G+ W' s; @$ `" `, p( w
函数和定义主要分布在 stm32f10x_usart.h 和 stm32f10x_usart.c 文件中。
. j9 T! t) C. n" P& s5 T3 o6 `, B- c$ V
+ j+ a- P$ u. B1 K# C' y1.串口时钟使能 串口是挂载在 APB2 下面的外设,所以使能函数为:
7 e( o9 J7 Z9 X& V8 P) ]7 Z9 x# F
& T2 G% s- n8 p
  1. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1);
复制代码
3 y* e9 J# J% N0 N9 D. F
2.串口复位 当外设出现异常的时候可以通过复位设置,实现该外设的复位,然后重新配置
0 L- x$ g7 n( c# i$ u这个外设达到让其重新工作的目的。- C6 [: K* W3 ]* T  |, ~% g
复位的是在函数 USART_DeInit()中完成:
' a& [( M* t# y
% U5 Y/ x9 ^7 X
  1. void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);//串口复位
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; C+ t) I" V' z7 E# {* F) o复位串口 1,方法为:
  1. USART_DeInit(USART1); //复位串口 1
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7 T+ C5 v) o6 o3 ^
3.串口参数初始化 串口初始化是通过 USART_Init()函数实现的,2 l$ G$ S% K0 \

* A  w) |! K( \. X( ?( G! q/ Q
  1. void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
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9 v; S  Q7 B% v( V2 k' r+ K2 g第二个入口参数是USART_InitTypeDef 类型的结构体指针,这个结构体指针的成员变量用+ j, S) z# o. j) v$ |2 q& G/ U, y+ H/ D8 ^
来设置串口的一些参数。$ h5 l, y* ~' t  L9 Q1 d
一般的实现格式为:
  1. USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; //波特率;
    1 u8 E3 |: p0 p3 p( ^
  2. USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为 8 位数据格式. T4 q% _; Q% Y
  3. USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一个停止位
    0 g7 O9 R( ^3 `7 u2 I" E0 B" P7 r
  4. USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位
    $ P4 d+ ~, J) r& U, X( y8 `) }6 L
  5. USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件数据流控制
    ! @+ D/ _6 I/ m
  6. USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式) H: B" k5 @! Z+ r6 R
  7. USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口
复制代码
4 v5 }. O7 S( K
4.数据发送与接收 STM32 的发送与接收是通过数据寄存器 USART_DR 来实现的,这是* U2 [' A- v9 F" k8 u) Y9 M
一个双寄存器,包含了 TDR 和 RDR。当向该寄存器写数据的时候,串口就会自动发送,当收
3 L6 M8 G8 F8 k8 n到收据的时候,也是存在该寄存器内。  L5 o' k% f' F2 ?7 ]$ D
STM32 库函数操作 USART_DR 寄存器发送数据的函数是:6 \) Q% C$ M& y" T6 N5 i

5 q  v$ v3 V. T# X
  1. void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
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) H9 h6 M, V8 zSTM32 库函数操作 USART_DR 寄存器读取串口接收到的数据的函数是:
  1. uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);
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- M- Q, }- t1 [' f8 @0 w6.串口使能 串口使能是通过函数 USART_Cmd()来实现的
& b$ T! S9 U$ r
4 r5 O" [& n) [
  1. USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口
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& S3 g6 Y- G% B9 }0 N0 s  R9 t
7.开启串口响应中断 使能串口中断的函数是:
  1. void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState)
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. H, B6 u7 }9 k, \2 A
开启其中之一的中断的方法是:9 _! m* B3 s1 z6 P& H$ \2 |6 V! u8 f

+ l" G0 v8 q5 N' l9 ?7 _( }
  1. USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断,接收到数据中断
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3 P- B2 L: l* G  o发送数据结束的时候要产生中断:
) f& W9 I. S' k) u6 E% d
9 H- M6 g. B: w( l: m) H
  1. USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TC,ENABLE);
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- l5 q  o' f; A9 A8 Q8 l
8.获取相应中断状态 在中断处理函数中,要判断该中断是哪种中断,使用的函数是:
! x" @. s: M/ Q$ ?6 P
& H2 f0 _. v) C* M5 c* r, X* F
  1. ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT)
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: d' i: J' J% K! M1 @
判断是否是串口发送完成中断:5 J- w2 D2 c8 p# F+ B
6 Z: @/ K7 i$ h  _5 I6 J
  1. USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC)
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  K0 ]7 h, O- h! d7 ~, `) K
返回值是 SET,说明是串口发送完成中断发生。
; i1 B: u3 p+ p  G+ B# C2 J' W" V7 m1 w
二、实际编写
9 _! K1 Q7 R+ l  l% M* Q- k2 l7 y2 I9 u1.代码部分) p1 q  I- m" A) z" ~9 Q
——uart.c 文件
6 T( ?. m; A3 H
' n. Q" z! @6 `9 h8 U7 s. T①重定向fputc函数3 F8 \# v' p/ @/ u5 s1 l- x  f3 @
使用串口1(USART1)输出Printf信息
  C& w) m- I2 i; D
4 m# S' V" `. o
  1. #if 1  # U) t! H+ W$ X/ a  w" A: n
  2. #pragma import(__use_no_semihosting)               
    : p5 t. K6 r: N' s2 p* T# v  ^* k
  3. //标准库需要的支持函数                  
    * R- r' }, ?4 x9 p  D% Z9 P1 f
  4. struct __FILE   
    6 C% ]' K+ [+ ^; u0 |) @/ E7 p( `4 b- q
  5. {   - w$ y$ N6 _( f- r: m8 w
  6.     int handle;   
    " \+ s/ T& P1 ^
  7.     /* Whatever you require here. If the only file you are using is */   * W% J6 n: S1 [/ y7 K# b
  8.     /* standard output using printf() for debugging, no file handling */   * R) i; C! a. E$ Y: j  j1 G% e1 g
  9.     /* is required. */   - C" a& M7 c9 g9 ~. J; }
  10. };   
    : \# @* [5 f6 b) j
  11. /* FILE is typedef’ d in stdio.h. */   ' s6 e7 |* d# j7 Z$ _
  12. FILE __stdout;         
    / W( I& ^) H' L3 k% y
  13. //定义_sys_exit()以避免使用半主机模式      / D6 m7 J- c0 H8 m% e, ^/ ~
  14. void _sys_exit(int x)   8 l/ ^/ h. L; d3 w
  15. {   % F. a2 u& Y* f
  16.     x = x;   
    $ m) _6 X; t7 C7 \
  17. }   , n9 W# I2 |0 O
  18. //重定向fputc函数  
    / o: q- C; u, [8 N$ u
  19. //printf的输出,指向fputc,由fputc输出到串口  
    / n6 ]+ _9 s2 j( Z" P0 I+ G7 I7 @/ P
  20. //这里使用串口1(USART1)输出printf信息  . i7 [! v  j/ n. X
  21. int fputc(int ch, FILE *f)  % M0 J; s! g' z/ x( b6 i2 |3 L
  22. {        
    % x. [- W% }3 r
  23.     while((USART1->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕   
    ( ~, `3 B& ]* L
  24.     USART1->DR = (u8) ch;
    - R/ S5 ~. i: `  F8 d
  25.     return ch;  
    $ t1 h0 `2 [' ~0 r9 d$ u0 p% U
  26. }  3 Y0 j) l. a- @
  27. #endif
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% X" P  @9 f4 J4 E" _$ s②GPIO1 }0 h" g; F+ s$ U
  1. u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN] __attribute__ ((at(0X20001000)));
    , k' Y2 V9 X6 U1 Q" D, y$ |
  2. //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节,起始地址为0X20001000.  b% Z) a8 W  X: D0 ?$ N4 h
  3. u16 USART_RX_STA=0;       //接收状态标记         1 y$ p& W4 \4 ?
  4. u16 USART_RX_CNT=0;                        //接收的字节数         
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  1. void uart_init(u32 bound){- k) z- ^6 h9 C% `- M! f# H2 f
  2.   //GPIO端口设置(初始化)2 L* b1 h- {7 v+ u8 \2 J( }& V
  3.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;8 U7 u) ~& J. w6 Y* t
  4.         USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    % u0 U3 w- H* F6 J- d; @2 a% K
  5.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    5 P6 t. A! ~% `7 w7 B) Y+ B- u
  6.          
    - `' Z, B/ `  Y8 Y0 y( D
  7.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);        # A" S  m0 J3 m! I' B
  8.         //使能USART1,GPIOA时钟
      G& K" M! i8 z- E4 X

  9. ; n+ L1 H6 g2 g* D$ R9 c( ~
  10.         //USART1_TX   GPIOA.9
    4 D: e$ r! L: U
  11.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
    3 y* X3 o6 X( g
  12.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    ) j8 ^1 g. O4 J0 F; F0 j
  13.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;        //复用推挽输出! R, l+ Q2 K  g; g" h5 i) H+ h
  14.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.97 W, D! h% u( |9 E3 p% v% K4 d
  15. " [4 ?5 r+ S( \: c
  16.   //USART1_RX          GPIOA.10初始化+ Y  S2 F" Z* n" T& w
  17.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
      y1 h; U: x8 \, X. E6 A5 N, o
  18.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入* K( f5 O$ j3 L- I+ a
  19.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10  
    ' h) M/ R' l0 i5 R: q1 a+ M+ A% ~
  20. 3 |& l' u+ {( T6 d0 Y) s1 `$ Y
  21.   //Usart1 NVIC 配置
    % u# x* |, ~7 o7 @7 x. e! j
  22.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;% t' |! K( L3 x* t# f
  23.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
    + G, ]4 E5 N5 ~0 N- h
  24.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;                //子优先级3: c% j4 ~" c. x" q; G+ `) S( M
  25.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                        //IRQ通道使能
    ' S7 \: i  [9 E. n
  26.         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);        //根据指定的参数初始化VIC寄存器
    9 A8 G4 n4 [' U

  27. # t2 T1 R8 [. G+ E* m( S
  28.    //USART 初始化设置. V4 `5 u! I* z7 p

  29. ; U5 p  x% D( `" i  A* v. _" @
  30.         USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
    7 V( @( Q: }  U2 H
  31.         USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式+ v% T9 u( B) U. y+ A
  32.         USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位4 _: P) D2 Q+ h9 j* b/ y# j
  33.         USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
    2 b$ L: k' E( f  ?
  34.         USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
    " v4 m( B# D( X0 w# W/ V
  35.         USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;        //收发模式7 F) W: k+ p/ E

  36. * N/ Z+ K4 T8 }" E  `
  37.   USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
    . J4 d; L) l: v% b; k7 e, H
  38.   USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
    9 d. N  a" f+ j% }0 T
  39.   USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1 8 \. I5 G# R- D$ i9 Z

  40. " M; L, t7 r9 q7 I1 X4 ?1 j) c
  41. }
复制代码
  1. #if EN_USART1_RX   //如果使能了接收
    & e% m3 T2 \. Y* K9 r4 P8 _
  2. void USART1_IRQHandler(void)                        //串口1中断服务程序/ H" q0 _% B- C. f) i
  3.         {' m' r, A, [3 N) y* m
  4.         u8 Res;6 ^% k/ L4 T6 X* n
  5. #if SYSTEM_SUPPORT_OS                 //如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真,则需要支持OS.9 `9 F4 d/ s& \8 f% U( s' G
  6.         OSIntEnter();   
    # U1 o$ j8 H6 L2 ^  V# e
  7. #endif! s6 A2 B7 F, q; p! m
  8.         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)7 L3 E( }, o1 T4 u
  9.                 {
    " b. Y" A. K- H5 I# A4 O& C$ t
  10.                 Res =USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR);        //读取接收到的数据
    ; _( c) T0 S' l* r- [& Q. v
  11.                 if(USART_RX_CNT<USART_REC_LEN)0 E! h6 m: D5 O; f# i
  12.                 {8 D& L4 R7 ~; N4 ^' O" q6 ~
  13.                         USART_RX_BUF[USART_RX_CNT]=Res;
    * N4 N% w' b2 Y' S
  14.                         USART_RX_CNT++;                                                                                                        Y' Z% k. y9 V6 x  n) j2 s
  15.                 }                  ' F. m+ u! v1 P. ?
  16.      } # \* Z6 v1 |. J# ~
  17. #if SYSTEM_SUPPORT_OS         //如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真,则需要支持OS.9 H$ G$ y5 K; Z) G1 W3 X
  18.         OSIntExit();                                                                                             y. t1 I+ ~8 A/ W
  19. #endif
    ) K7 q) Y7 b" W) r
  20. }
    ; K) z& u* ^& V4 H2 {& p) v2 A
  21. #endif        
复制代码
9 ]0 z+ [% M/ f$ `) \
——uart.h 文件:
5 T  t/ Z- x- _2 @( j% c
/ c  }* z& b2 \
  1. #define USART_REC_LEN                          41*1024         //定义最大接收字节数 41K
    * L3 \; N8 z; _0 O
  2. #define EN_USART1_RX                         1                //使能(1)/禁止(0)串口1接收
    ) n3 n: u( @) O8 d7 q" D
  3.                   
    / L8 B# p6 {9 F5 d+ Y0 ^5 b  o8 r  g
  4. extern u8  USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符 ! k3 p- R! R) e. G7 m# n
  5. extern u16 USART_RX_STA;                         //接收状态标记        . r0 y; h& q2 A2 J1 w
  6. extern u16 USART_RX_CNT;                                //接收的字节数        ) h( k* p# |' p, L; b. W
  7. //如果想串口中断接收,请不要注释以下宏定义
    0 `) g& o; j  y; x! |" q- K

  8. 1 n/ E) T* U: G/ e% u- ], {- k' P
  9. void uart_init(u32 bound);3 ?! i( l7 |' P( V8 o) l  m1 D  }
  10. #endif
复制代码

0 e* \7 F7 A" T+ @——main.c 文件:
) M" b; ^' k) S- w9 p2 A* H& g$ I+ y- z% Q/ Y  L  X/ R" k% z! S
  1. int main(void)
    4 p9 {5 u9 ?0 O
  2. {        1 M7 ?5 z$ I* a% r- ?# t; h
  3.         u8 t;7 l; N9 _5 q5 ?7 T4 G
  4.         u8 len;        ! D- h! H, w# d2 |, m% K
  5.         u16 times=0; ) w  V0 y% B* T4 }, J

  6. + z4 O1 W7 b" a* ]
  7.         delay_init();                     //延时函数初始化        5 Y3 T0 g. E$ n1 ?: I: B8 w$ T
  8.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 设置中断优先级分组29 x6 L- i4 r+ x; l8 s
  9.         uart_init(115200);         //串口初始化为115200/ i( f* _1 s) o7 O4 e

  10. : z' }3 ~+ h( q' f
  11.         while(1)
    ! ~; w+ Z' s+ p4 K, Z4 N! z
  12.         {
    0 B. U: B, |& [' d- @
  13.                 if(USART_RX_STA&0x8000)
    ! ^$ g4 F( F. s1 Y9 A  e0 B6 V
  14.                 {                                           # D# i; p! O0 ~
  15.                         len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度2 l0 J* M5 M4 M6 S5 A: r2 k
  16.                         printf("\r\n您发送的消息为:\r\n");. Z; h$ w/ I. d! M4 S: K2 r# ]- d
  17.                         for(t=0;t<len;t++): D$ i" c- O' r& G" G
  18.                         {5 i2 \6 \/ f$ g) h
  19.                                 USART1->DR=USART_RX_BUF[t];
    * L0 L) H  o% [6 w$ x
  20.                                 while((USART1->SR&0X40)==0);//等待发送结束
    # N6 ?. v! ?' p& p
  21.                         }
    ; j' u0 G  }( z. D8 y
  22.                         printf("\r\n\r\n");//插入换行
    0 \: x2 S5 ^9 ^2 t
  23.                         USART_RX_STA=0;
    ; S, O" y6 g( a& |
  24.                 }else7 |' |& q9 C3 `  u) k5 B
  25.                 {" s9 [* _% z; y3 r2 A
  26.                         times++;% [/ y$ p4 r4 Y$ m6 Q
  27.                         if(times%5000==0)
    . w4 m% Y& h5 H$ u
  28.                         {; K; n% i1 T0 Y& p2 |
  29.                                 printf("\r\n串口发送与接收\r\n");
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