STM32嵌入式-232串口通信实验 stm32串口介绍

前面几章介绍了 STM32 的 IO 口操作及中断。这一章我们将学习 STM32 的串口，教大家如何使用 STM32 的串口来发送和接收数据。本章将实现如下功能：STM32 通过串口和上位机的对话，STM32 在收到上位机发过来的字符串后，进行加 1 返回给上位机显示。 本章分为以下学习目标：

1、学会操作 STM32 的串口。

1.1 串口的操作步骤

串口做为单片机的重要外部接口，同时也是软件开发的重要调试手段。对于单片机学习来说，非常重要。而我们开发板使用的 STM32F103ZET6 最多可以提供 5 路串口。那么 STM32 的串口操作步骤是怎么样的呢？

1) 打开 GPIO 的时钟使能和、USART 的时钟使能和复用时钟使能。

2) 设置串口 IO 的 IO 口模式（初始化GPIO）。 （一般输入是模拟输入， 输出是复用推挽输出）

3) 初始化 USART。 （包括设置波特率、数据长度、停止位、效验位等）

4) 如果使用中断接收的话，那么还要设置 NVIC 并打开中断使能。（即设置它的中断优先级。 ）

1.2 V.35 库函数说明

1) RCC_APB2PeriphClockCmd()函数

开启时钟函数。相信大家对这个函数已经很熟悉了，我们这就不讲了。 我们要打开的时钟有两个一个 GPIO 口的时钟和 USART 的时钟。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

两个函数分别打开了 GPIOA 和 USART1 的时钟(USART1 使用的是 PA9、PA10)

2) GPIO_Init()函数

这个函数相信大家也很熟悉了，我们设置的好的代码如下：/* 配置 GPIO 的模式和 IO 口 */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;//TX串口输出PA9

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); /* 初始化串口输入PA9 */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;//RX //串口输入PA10

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING; //模拟输入模式

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA10

3)USART_Init()函数

这个函数用于配置 USART 的设置，它拥有两个输入参数：

第一个参数是用来设置要选择的串口，我们要使用的是 USART1，所以 我们设置为：USART1。

第二个参数是传递一个结构体的指针，这个结构有 6 个成员：

1．第一个成员是：USART_BaudRate，表示要设置的串口波特率，我们 可以设

置我们想要的波特率，比如你要使用 9600 的时候，就设置为9600。 （在我们的例程中，波特率是通过初始化函数传递设置的，所 以等于传递的参数 baudRate）。

2．第二个成员是：USART_WordLength，表示要传送数据的长度，一般 是 8 位数据长度，所以我们设置为：USART_WordLength_8b。

3．第三个成员是：USART_StopBits，表示停止位的长度，我们设置为：USART_StopBits_1。

4．第四个成员是：USART_Parity，表示是否需要效验，我们设置为不需 要：USART_Parity_No。

5．第五个成员是： USART_HardwareFlowControl，表示是否需要硬件流， 所谓硬件流就是使用 DMA，我们这里不适用，所以我们设置为硬件 流失能：USART_HardwareFlowControl_None。

6．第六个成员是：USART_Mode，表示你要设置的模式，我们要设置既 能接收又能发送， 所以设置为： USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx。

所以最后设置代码为：

USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600; //波特率设置为 9600

USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;//数据长 8 位

USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;//1 位停止位

USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;//无效验

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; //失能硬件流

USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx; //开启发送和接受模式

USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);/* 初始化 USART1 */

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//使能串口接收中断

USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);//清除接收中断标志位

4)USART_Cmd()函数：

串口使能函数，它有两个个输入参数。 第一个参数是用来设置要设置的 USART，我们要打开的是 USART1， 所以我们设置为 USART1。 第二个参数是用来选择设置的状态，所以我们设置为：ENABLE。 所以设置的代码为：

/* 使能 USART1 */

USART_Cmd(USART1, ENABLE);

5) NVIC_Init(&NVIC_InitStructure)函数

用来设置中断的优先级和打开总中断。这个要输入一个结构体指针。 这个结构体的参数分别有四个成员：

第一个成员是 NVIC_IRQChannelPreemptionPriority，表示抢占优先 级的等级，我们设置为 0。

第二个成员是 NVIC_IRQChannelSubPriority，表示响应优先级的等 级，我们也设置为 0。第三个成员是 NVIC_IRQChannel，表示选择你要设置的全局中断， 我们要设置的中断是 USART1 的中断， 所以我们设置为： USART1_IRQn。

第四个成员是 NVIC_IRQChannelCmd，表示要设置的状态，我们是 要打开中断的，所以我们设置为：ENABLE。

还有就是我们需要对中断进行一个分组，我们使用的是组 1，如下：

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

所以最后的设置如下：

/* 设置 NVIC 参数 */

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //打开USART1 的全局中断

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //抢占优先级为 0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;//响应优先级为 0

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure)；

6)USART_SendData()函数

这个函数是用来发送数据的，它有两个参数：

第一个参数是用来选择使用的 USART 我们要使用 USART1，所以选 择 USART1；

第二个参数是用来传递要发送的数据的，一般为一个 8 位数据。

void USART1_IRQHandler(void)//串口接收函数

{

static u8 k;

USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);

if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=Bit_RESET)//检查串口接收中断标志位

{

k=USART_ReceiveData(USART1);

k++;

USART_SendData(USART1,k);//发送单个数据

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==Bit_RESET);

}

}

注意：这个发送函数结束之后一定要接一个检测状态函数，用来检 测你的数据是否发送完成，如果不检测的话，传送会产生错误。

7) USART_GetFlagStatus()函数

这个函数用是用来检测状态的函数，它有两个参数：

第一个参数是用来选择要检测的 USART 我们要检测 USART1，所以 选择USART1；

第二个参数是用来设置要检测的状态的， 我们要检测 USART 是否发 送完成，所以我们设置为：USART_FLAG_TC。 这个函数还有一个返回值，如果发送完成，那么它返回 SET（SET 也就是非零），如果没有发送完成，那么它返回 RESET（即0）。

8) USART_ITConfig()函数

是用来打开 USART 中断的函数，它有三个参数：

第一个参数是选择要打开的 USART，我们要使用 USART1，所以选择USART1。

第二个参数用来选择要打开 USART 中断的哪个中断，我们这里是要打开接收中断，所以选择 USART_IT_RXNE。最后一个参数用来设置设置的状态， 我们要打开所以选择 ENABLE。 所以设置如下：

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE ,ENABLE);

9) USART 的中断函数

前面我们学习 NVIC 的时候，我们说过，在库函数中，每个中断的 中断函数名字都已经帮我们定义了好，一般放在启动文件中（大家可以 打开startup_stm32f10x_hd.s 查看 264 行之后，都是帮起好的中断函数）。 而我们要使用 USART1 的中断函数叫做：void USART1_IRQHandler (void)；需要注意的是，因为我们中断函数只有一个，但是中断标志却有 多种，所以在中断函数中，最好确认检测一下相应的中断标志位，看看 产生中断的是否是你想要的中

断。

10) USART_GetITStatus()函数

这个函数是获取中断标志状态函数，它有两个参数：

第一个参数是用来选择要读取的串口，我们要读取 USART1，所以 这个参数设置为：USART1。

第二个参数是选择要读取的中断标志位，我们要读取的是接收中断 的标志位，所以这个参数设置为：USART_IT_RXNE。 它还有一个返回值，如果中断标志设置了，那么它返回 SET（SET 也就是非零），如果中断标志没有设置，那么它返回 RESET（即 0） ； 所以我们读取的函数应该写为：

USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE)。

11) USART_ReceiveData()函数

这个函数用来读取 USART 接收到的数据。它有一个参数。这个参数 是用来选择你要读取的 USART， 我们要读取 USATT1， 所以我们设置为：USART1。 这个函数通过返回一个 16 位的数据。 当然如果你是通过 8 位传送的， 那么它就返回一个 8 位的数据。

1.3 串口初始化函数

1/******************************************************************************

*

* 函 数 名 : usart_init

* 函数功能

 : 串口初始化函数

* 输 入 : 无

* 输 出 : 无

*******************************************************************************

/

void usart_init()

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //声明一个结构体变量，用来初始化 GPIO

USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //串口结构体定义

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//中断结构体定义

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//打开时钟
/* 配置 GPIO 的模式和 IO 口 */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9; //串口输出 PA9

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); /* 初始化串口输入 IO */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;//RX//串口输入 PA10

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING; //模拟输入
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); /* 初始化 GPIO */
USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600; //波特率设置为 9600//波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;//数据长 8 位
USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;//1 位停止位
USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;//无效验
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; //失能硬件流
USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx; //开启发送和接受模式
USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);/* 初始化 USART1 */
USART_Cmd(USART1, ENABLE); /* 使能 USART1 */
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//使能或者失能指定的USART中断 接收中断
USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);//清除 USARTx 的待处理标志位
/* 设置 NVIC 参数 */
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//打开 USART1 的全局中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;//抢占优先级为 0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;//响应优先级为 0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}

1.4 串口接收函数(串口中断处理函数)

1 void USART1_IRQHandler(void)//串口 1 中断函数
{
static u8 k;
USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);
if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=Bit_RESET)//检查指定的 USART 中断发生与否
{
k=USART_ReceiveData(USART1);
k++;
USART_SendData(USART1,k);//通过外设 USARTx 发送单个数据
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==Bit_RESET);
}
}

我们定义了一个 8 位数据变量，当上位机发送一个数据的时候加 1 后在发送给上位机进示。

1.5 程序主函数

/****************************************************************************

* Function Name : main

* Description : Main program.

* Input : None

* Output : None

* Return : None

****************************************************************************/

int main()

{

usart_init();//串口 1 初始化while(1);

}

这 个主函数的效果是，设置串口波特率为 9600，在串口助手设置 HEX 发送和显示，发送 16 进制数后加 1 进行显示。