在单片机入门学习三 51单片机学习二 中已经说了串口通讯的基本原理，本篇主要记录stm32中的串口通讯。

1、串口通讯基础简单回顾

1）串口通讯通讯方式

• 同步通信：带时钟同步信号传输。SPI，I²C通信接口
• 异步通信：不带时钟同步信号。UART(通用异步收发器),单总线

2）串行通讯接口

通讯标准 引脚说明 通信方式 通信方向 UART
（通用一步收发器） TXD：发送端
RXD接收端
GND公共地 异步通讯 全双工 单总线
（1-wire） DQ：发送/接收端 异步通讯 半双工 SPI SCK：同步时钟
MISO：主机输入，从机输出
MOSI：主机输出，从机输入 同步通讯 全双工 I²C SCL：同步时钟
SDA：数据输入/输出端 同步通讯 半双工 stm32的串口通信接口（stm32f10x系列芯片，包含3个USART、2个UART）

• UART:通用异步收发器
• USART:通用同步异步收发器

3）UART引脚连接方法

① 单片机连接单片机

② 单片机连接PC

PC机使用的是RS232电平标准，而单片机采用的是 TTL电平，所以需要 连接一个RS232转换器 将TTL电平转换成 PC可以识别的RS232电平

4）UART异步通信特点

• 全双工异步通信。
• 分数波特率发生器系统，提供精确的波特率。发送和接受共用的可编程波特率，最高可达4.5Mbits/s
• 可编程的数据字长度（8位或者9位）；
• 可配置的停止位（支持1或者2位停止位）；
• 可配置的使用DMA多缓冲器通信。
• 单独的发送器和接收器使能位。
• 检测标志：① 接受缓冲器 ②发送缓冲器空 ③传输结束标志
• 多个带标志的中断源。触发中断。

5)串口通信过程

① 数据接收过程
外部设备将数据发送到 串行输入移位寄存器，串行输入移位寄存器在将数据传送到输入数据缓冲器，MCU在从输入数据缓冲器中读出数据

② 数据发送过程
MCU将要发送的数据写入输出数据缓冲器，输出数据缓冲器在将数据写入串行输出移位寄存器，串行移位寄存器在将数据输出到外部设备

6）USART概述

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。 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。
● 总线在发送或接收前应处于空闲状态
● 一个起始位
● 一个数据字(8或9位)，最低有效位在前
● 0.5，1.5，2个的停止位，由此表明数据帧的结束
● 使用分数波特率发生器 —— 12位整数和4位小数的表示方法。
● 一个状态寄存器(USART_SR)
● 数据寄存器(USART_DR)
● 一个波特率寄存器(USART_BRR)，12位的整数和4位小数
● 一个智能卡模式下的保护时间寄存器(USART_GTPR) 下图是USART通讯的示意图
下图是STM32串口异步通信需要定义的参数
STM32异步通信参数：
①起始位
②数据位（8位或者9位）
③奇偶校验位（第9位）
④停止位（1,15,2位）
⑤波特率设置
上图中红 {MOD}的线表示 芯片读取 PC端发送的信息，绿 {MOD}的线表示 发送数据到PC，枚红 {MOD}的线表示 时钟线。

7）USART常用数据寄存器

USART_SR状态寄存器

USART_DR数据寄存器

USART_BRR波特率寄存器

波特率计算方法：

8）串口操作相关库函数

void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);//串口初始化：波特率，数据字长，奇偶校验，硬件流控以及收发使能
void USART_Cmd();//使能串口
void USART_ITConfig();//使能相关中断 void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);//发送数据到串口，DR
uint16_t uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);//接受数据，从DR读取接受到的数据 FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);//获取状态标志位 读取的是USART_SR寄存器
void USART_ClearFlag();//清除状态标志位
ITStatus USART_GetITStatus();//获取中断状态标志位
void USART_ClearITPendingBit();//清除中断状态标志位

9）串口配置一般步骤

①串口时钟使能，GPIO时钟使能:RCC_APB2PeriphClockCmd();
②串口复位:USART_DeInit(); 这一步不是必须的
③GPIO端口模式设置:GPIO_Init(); 模式设置为GPIO_Mode_AF_PP（RX）,GPIO_Mode_AF_Float（TX）
④串口参数初始化：USART_Init();
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）
NVIC_Init();
USART_ITConfig();
⑥使能串口:USART_Cmd();
⑦编写中断处理函数：USARTx_IRQHandler();
⑧串口数据收发：
void USART_SendData();//发送数据到串口，DR
uint16_t USART_ReceiveData();//接受数据，从DR读取接受到的数据
⑨串口传输状态获取：
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

2、串口编程

下面是所学的串口实现课程的源码
usart.c //串口1中断服务程序 u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节. //接收状态 //bit15， 接收完成标志 //bit14， 接收到0x0d //bit13~0， 接收到的有效字节数目 u16 USART_RX_STA=0; //接收状态标记 void uart_init(u32 bound) { //GPIO端口设置 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 } 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 { if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d { 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 } } } } } main.c 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 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(" 您发送的消息为: "); for(t=0;t//向串口1发送数据 while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束 } printf(" ");//插入换行 USART_RX_STA=0; } else { times++; if(times%5000==0) { printf(" 战舰STM32开发板 串口实验 "); printf("正点原子@ALIENTEK "); } if(times%200==0)printf("请输入数据,以回车键结束 "); if(times%30==0)LED0=!LED0;//闪烁LED,提示系统正在运行. delay_ms(10); } } }