STM32学习笔记(白话文理解版)—USART通信接口

一、前置知识：了解通信接口

• 之前学的LED，按键等都是对IO端口的操作，而USART串口是单片机内部的通信接口。
• 那么什么是单片机通信接口呢？

单片机同外部设备器件的通信接口。比如和电脑通信：向电脑发送数据，接收电脑发来的数据。和外设模块，外部芯片等。

• STM32F103有哪些通信接口呢？

• USART接口

了解其是通信接口，且有3个，分别为：USART1，USART2，USART3

二、USART1串口程序配置

（1）前置知识

• USART1串口的数据收发用到两个端口 ，分别为USART1_TX发送数据端口、USART1_RX接收数据端口
• USART1_TX和USART1_RX分别与GPIO口PA9和PA10复用，使用USART1串口时，不能同时使用PA9，PA10引脚

（2）初始化函数

步骤：

1. 串口USART1时钟使能、GPIO时钟使能
2. GPIO端口模式设置
3. 串口参数初始化
4. 初始化NVIC
5. 开启串口中断
6. 使能串口
7. 编写中断处理函数

void USART1_Init(u32 bound){
     //串口1初始化并启动
    //结构体定义
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;	 
	
	 //1. 串口USART1时钟使能、GPIO时钟使能
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//使能USART1，GPIOA时钟
     //2.GPIO端口模式设置USART1_TX PA.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);  
    //2.GPIO端口模式设置USART1_RX PA.10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 
    //3. 串口参数初始化（一般默认配置）
		USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//一般设置为9600;
		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
   //4. 初始化NVIC
		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 
	//5. 开启串口中断
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//中断配合接收数据使用//开启ENABLE/关闭DISABLE中断
    //6. 使能串口
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口 
}

注：
usart.c文件中不仅仅有串口的初始化函数，还有其他复杂的函数用来实现多个字符的数据发送，中断函数接收数据等，可具体参考杨桃电子的串口程序。

三、USART1串口发送数据程序

（1）单个字符的发送

• 利用USART_SendData(哪个串口，‘单个字符’)函数可向电脑发送单个字符
• USART_GetFlagStatus(哪个串口，哪个标志位)函数用来返回标志位的值
• 但由于串口发送的数据十分快速，为了防止前一个数据没发送完，后一个数据就开始发送的情况，需要用标志位USART_FLAG_TC来判断，标志位为1则代表前一个数据发送完毕，详细原理可参考B站海创电子的教程

#include "stm32f10x.h" //STM32头文件
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

int main (void){
    //主程序
	USART1_Init(115200); //串口初始化（参数是波特率）
	//主循环
	while(1){
    
		/* 发送方法1 */
		USART_SendData(USART1 , '5'); //发送单个数值
		while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)==RESET); //检查发送中断标志位，等0表示数据没有发送完成，已知循环检查，知道标志位为1，跳出循环

    delay_ms(1000); //延时
	}
}

（2）多个字符的发送

• 经过在usart.c中定义后，使用printf()函数即可发送多字符数据，使用方法类似C语言中的printf()函数

#include "stm32f10x.h" //STM32头文件
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

int main (void){
    //主程序
	USART1_Init(115200); //串口初始化（参数是波特率）
	//主循环
	while(1){
    
	/* 发送方法2 */
		  printf("STM32F103 "); //纯字符串发送数据到串口

		//printf("STM32 %d %d ",a,b); //纯字符串和变量发送数据到串口,a符号变量
    delay_ms(1000); //延时
	}
}

四、USART1串口接收数据程序

（1）查询方式接收

• 使用查询方式接收程序，需要关闭串口中断， 缺点是失去了实时性
• 所谓循环查询方式接收，就是在主程序中不断检查接收数据标志位，标志位为1则代表接收到了数据，在对数据进行处理
• USART_ReceiveData(哪个串口)，用来读取串口的数据
• USART_FLAG_RXNE为接收中断标志位，为1则是判断接收到了数据，为0则是没有接收到数据，具体原理，可参考B站海创电子的教程。

#include "stm32f10x.h" //STM32头文件
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

int main (void){
    //主程序
	u8 a;
	//初始化程序
	USART1_Init(115200); //串口初始化（参数是波特率）
	//主循环
	while(1){
    
		//查询方式接收
		if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE) != RESET){
      //查询串口待处理标志位
			a =USART_ReceiveData(USART1);//读取接收到的数据
			printf("%c",a); //把收到的数据发送回电脑 
	}
}

（2）中断方式接收

• 使用中断接收方式前，要开启串口中断，这样每次在接收到数据后，都会跳出主程序，执行中断函数里的程序，能够保证实时性
• 进入中断后，使用USART_GetITStatus中断标志位判断是哪个中断
• 串口中断有很多方式，如发送中断，接收中断USART_IT_RXNE

void USART1_IRQHandler(void){
     //串口1中断服务程序（固定的函数名不能修改） 
	u8 a;
	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) 
		a =USART_ReceiveData(USART1);//读取接收到的数据
		printf("%c",a); //把收到的数据发送回电脑 
	} 
} 

五、USART1串口控制程序

• 会收发数据后，我们就可以利用串口联合电脑对单片机进行控制，可以用电脑控制单片机小灯的亮灭，可以将单片机按键信息，显示到电脑上
• 此部分本小白也有点马马虎虎，就不多介绍了，可参考杨桃电子超级终端控制程序