介绍
9 [: W8 r1 N  D+ }* X# L8 R3 U9 _

串口（UART通用异步收发器，TTL）通讯是一种设备间的串行全双工通讯方式。由于UART是异步传输，没有传输同步时钟，为了保证数据的正确性，UART采用16倍数据波特率的时钟进行采样。

数据格式

起始位：先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输数据的开始。

数据位：可以选择的值有5，6，7，8这四个值，可以传输这么多个值为0或者1的bit位。这个参数最好为8，因为如果此值为其他的值时当你传输的是ASCII值时一般解析肯定会出问题。理由很简单，一个ASCII字符值为8位，如果一帧的数据位为7，那么还有一位就是不确定的值，这样就会出错。

校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验数据传送的正确性。

停止位：它是一帧数据的结束标志。可以是1bit、1.5bit、2bit的空闲电平。

空闲位：没有数据传输时线路上的电平状态。为逻辑1。

: r, x' B) A% b: g& `

UART传输数据顺序

刚开始传输一个起始位，接着传输数据位，接着传输校验位（可不需要此位），最后传输停止位。这样一帧的数据就传输完了。接下来接着像这样一直传送。

$ [) x8 k" f  O' P6 j& Q

发送数据过程

空闲状态，线路处于高电平；当收到发送指令后，拉低线路的一个数据位的时间T，接着数据按低位到高位依次发送，数据发送完毕后，接着发送奇偶校验位和停止位，一帧数据发送完成。

数据接收过程

空闲状态，线路处于高电平；当检测到线路的下降沿（高电平变为低电平）时说明线路有数据传输，按照约定的波特率从低位到高位接收数据，数据接收完毕后，接着接收并比较奇偶校验位是否正确，如果正确则通知后续设备接收数据或存入缓冲。

硬件连接

UART的硬件连接比较简单，只需要两个设备的TXD和RXD相互反接，再将GND相连即可。

2 g  g: _2 j1 M, \" \- n- x
软件实现

USART初始化结构体详解

标准库函数对每个外设都建立了一个初始化结构体，例如USART_InitTypeDef,结构体成员用于设置外设工作参数，并由外设初始化配置函数，比如USART_Init()调用，这些设定参数将会设置外设相应的寄存器。初始化结构体和初始化库函数配合使用是标准库精髓所在。初始化结构体定义在stm32f10x_usart.h文件中，初始化库函数定义在stm32f10x_usart.c。

USART初始化结构体

typedef struct{
  uint32_t USART_BaudRate;  //波特率         
  uint16_t USART_WordLength;  //字长
  uint16_t USART_StopBits;  //停止位
( l0 t5 q0 x- R$ d  uint16_t USART_Parity;   //校验位  
6 N2 w3 e) t+ I# c  uint16_t USART_Mode;     //USART模式         
  uint16_t USART_HardwareFlowControl;//硬件流控制 } USART_InitTypeDef;

• USART_BaudRate：设置波特率，一般设置为2400，9600，115200.标准库会根据设定值计算得到USARTDIV值，从而设置USART_BRR寄存器值。
• USART_WordLength：数据帧字长，可选8位或9位。它设置USART_CR1寄存器的M位的值。如果没有使能奇偶校验控制，一般设置8数据位。
• USART_StopBits; 停止位设置，可选0.5个，1个，1.5个，2个停止位，它设定USART_CR2寄存器的STOP【1：0】位的值，一般选择1个停止位。
• USART_StopBits：奇偶校验控制选择，可选USART_StopBits_No(无校验)、USART_StopBits_Even（偶校验）以及USART_StopBits_Odd（奇校验），它设定USART_CR1寄存器的PCE位和PS位的值。
• USART_Mode：USART模式选择，有USART_Mode_Rx和USART_Mode_Tx,允许使用逻辑或运算选择两个，它设定USART_CR1寄存器的RE位和TX位。
• USART_HardwareFlowControl：硬件流控制选择，只有在硬件控制模式下才有效。
  
  
  

串口通信实例

学习完串口的相关知识，肯定需要一个例子来实现。下面我们来制作一个简单的串口发送项目。

其中配置串口函数，一般分为中断和非中断两种配置方法，我会分别进行介绍。

非中断实现

非中断配置串口函数，只需要编写Usart1_Configuration函数即可。

1. void Usart1_Configuration(u32 BAUD){
   
2.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   0 T$ e0 i: m8 K# x% V
3.     USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
   7 w9 N% j# e  i: m' J
4.     //第一步：初始化时钟
   
5.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
     a8 o1 Y+ q- H& w
6.     //第二步：初始化GPIO
   6 j# g) y* i1 C6 j
7.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
   
8.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
   
9.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;        //复用推挽输出
   
10.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9
    
11.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
    0 E- V$ `' G" d8 {$ c8 \; x3 P+ o
12.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    - X: R3 |4 O. t' Y, f. |- \. a! K
13.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10
    8 v& h+ c* t% N- _) D
14.     //第三步：初始化串口参数
    
15.     USART_InitStructure.USART_BaudRate = BAUD;//串口波特率
    3 A/ g+ Z: h* A$ R# ^5 v5 _$ c
16.     USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
    9 b) O) a& c! D7 r+ T* @  T
17.     USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
    : k6 r' N/ ^4 c0 \) C
18.     USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
    
19.     USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
    
20.     USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;        //收发模式
    
21.     USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
    2 d! W( P1 k: c; x7 o
22.     //第四步：使能串口
    3 u4 g# ]$ q. U6 L) O* S
23.     USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1
    + s2 s- g- r6 L/ A% X, T- q
24.     USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);       //清空发送完成标志}

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中断实现

中断配置串口函数，除了编写Usart1_Configuration函数还需要配置中断。

• 串口1中断配置
  
  

1. static void Usart1_NVIC_Configuration(void){
   
2.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
   " c6 L6 @* Q) E- s
3.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
   
4.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //先占优先级
   ! m  p# |' ~( H: G. R* A
5.           NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //从优先级
   7 c* z* Y" V; G0 A1 e
6.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能外部中断通道
   . ?, n; Y- e9 @! l/ y6 I1 u
7.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器}

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2.串口1配置函数
6 L4 x' x% S0 j/ @4 P1 e

1. void Usart1_Configuration(u32 BAUD){
   
2.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
3.     USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
   9 M  h% T; v' Q; j! ^- O3 o: E
4. 
   ' Q; z2 B8 M+ o9 K
5.     //第一步：初始化时钟
   
6.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
   
7. 
   7 A  O4 W4 {9 ^; B
8.     //第二步：初始化GPIO
   * p/ B! h; v! W9 p: E: p6 F
9.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
   
10.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    . A  c" ^# E5 e9 a4 a
11.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;        //复用推挽输出
    ) s+ V3 u* E, Y1 |4 m" d
12.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9
    
13. 
    
14.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
    
15.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    
16.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10
    ; h- m0 U# c/ B+ h
17. 
    
18.     //第三步：初始化串口参数
    ' v2 `- h6 ^4 _# y  z0 m
19.     USART_InitStructure.USART_BaudRate = BAUD;//串口波特率
    
20.     USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
    3 _3 z. N4 g( M& e# Y
21.     USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
    
22.     USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
    
23.     USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
    , [& A5 B7 Y: q% A
24.     USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;        //收发模式
    9 ^* l( f3 ^: L! a3 v  t* `. f( {
25.     USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
    
26. 
    
27.     //第四步：开启相关中断
    
28.     USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
    % J- |' t/ E- C( @  S
29.         USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);//开启串口空闲中断
    $ S9 U' @) {& p( {4 T
30. 
    0 ~2 f* e) A. y. S& Y4 O
31.     //第五步：配置中断优先级
    
32.     Usart1_NVIC_Configuration();
    
33. 
    / m' |. r8 `  B
34.     //第六步：使能串口
    
35.     USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1
      y1 i$ I  _  ~( o# v3 Z
36.     USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);       //清空发送完成标志}

复制代码

: d3 l3 O+ T0 s/ Y, ?

发送数据

• 串口1发送一个字节
  
  

1. void Usart1_SendByte(u8 val){
   
2.     USART_SendData(USART1, val);
   
3.     while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);        //等待发送完成}

复制代码

7 M" N' g/ g0 `# A2.串口1发送一个数据包
0 A6 c: D0 {# [: _4 V

1. void Usart1_SendBuf(u8 *buf,u8 len){
   
2.     while(len--)        Usart1_SendByte(*buf++);}

复制代码

! n. X* |) v7 j9 V; P  q0 @
+ x. T' p) Z  E$ d: a- j; W5 |0 S3.串口1发送一个字符串
  J; k- _7 Z0 l1 i' t

1. void Usart1_SendString(char *str){
   
2.     while(*str)        Usart1_SendByte(*str++);}

复制代码

使用

我们使用的时候，只需要先初始化串口1配置函数Usart1_Configuration(选择自己想要设定的波特率);

之后调用发送函数Usart1_SendString(“发送的内容”);

即可。

1. <font size="3"><font face="Tahoma"><font color="#000000">int main(void){        
   # D7 R7 o! Q; Z0 h; O( s2 f
2.         Usart1_Configuration(115200);
   
3.         while(1){
   9 c+ e4 K( p& n: ^4 s
4.         ……        Usart1_SendString("  usart1 is ok!\r\n");
   ) L; }  h7 l+ W
5.         }}</font></font></font>
   

复制代码

转载自： 跋扈洋
; R' S4 ^- y+ K9 L" M4 O