STM32串口通信

1.STM32串口简介：

STM32 的串口资源相当丰富的，功能也相当强劲。 ALIENTEK 精英 STM32 开发板所使用的 STM32F103ZET6 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等。
串口最基本的设置，就是波特率的设置。 STM32 的串口使用起来还是蛮简单的，只要你开启了串口时钟，并设置相应 IO 口的模式，然后配置一下波特率，数据位长度，奇偶校验位等信息，就可以使用了。下面，我们就简单介绍下这几个与串口基本配置直接相关的寄存器。
1，串口时钟使能
串口作为 STM32 的一个外设，其时钟由外设时钟使能寄存器控制，这里我们使用的串口 1是在 APB2ENR寄存器的第 14位。只是说明一点，就是除了串口 1 的时钟使能在 APB2ENR 寄存器，其他串口的时钟使能位都在 APB1ENR 寄存器。
2，串口复位
当外设出现异常的时候可以通过复位寄存器里面的对应位设置，实现该外设的复位，然后重新配置这个外设达到让其重新工作的目的。一般在系统刚开始配置外设的时候，都会先执行复位该外设的操作。串口 1 的复位是通过配置 APB2RSTR 寄存器的第 14 位来实现的。 APB2RSTR 寄存器的各位描述如图 9.1.1 所示

从图 9.1.1 可知串口 1 的复位设置位在 APB2RSTR 的第 14 位。通过向该位写 1 复位串口 1，写 0 结束复位。其他串口的复位位在 APB1RSTR 里面。
3，串口波特率设置。
每个串口都有一个自己独立的波特率寄存器 USART_BRR，通过设置该寄存器就可以达到配置不同波特率的目的。具体实现方法。
4，串口控制
STM32 的每个串口都有 3 个控制寄存器 USART_CR1~3，串口的很多配置都是通过这 3 个寄存器来设置的。这里我们只要用到 USART_CR1 就可以实现我们的功能了，该寄存器的各位描述如图 9.1.2 所示

该寄存器的高 18 位没有用到，低 14 位用于串口的功能设置。 UE 为串口使能位，通过该位置 1，以使能串口。 M 为字长选择位，当该位为 0 的时候设置串口为 8 个字长外加 n 个停止位，停止位的个数（n）是根据 USART_CR2 的[13:12]位设置来决定的，默认为 0。 PCE 为校验使能位，设置为 0，则禁止校验，否则使能校验。 PS 为校验位选择，设置为 0 则为偶校验，否则为奇校验。 TXIE 为发送缓冲区空中断使能位，设置该位为 1，当 USART_SR 中的 TXE 位为1 时，将产生串口中断。 TCIE 为发送完成中断使能位，设置该位为 1，当 USART_SR 中的 TC位为 1 时，将产生串口中断。RXNEIE 为接收缓冲区非空中断使能，设置该位为 1，当 USART_SR中的 ORE 或者 RXNE 位为 1 时，将产生串口中断。 TE 为发送使能位，设置为 1，将开启串口的发送功能。 RE 为接收使能位，用法同 TE。其他位的设置，这里就不一一列出来了，《STM32 中文参考手册》有详细介绍，在这里我们就不列出来了。
5，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，当收到数据的时候，也是存在该寄存器内。该寄存器的各位描述如图 9.1.3 所示：

可以看出，虽然是一个 32 位寄存器，但是只用了低 9 位（DR[8： 0]），其他都是保留。DR[8： 0]为串口数据，包含了发送或接收的数据。由于它是由两个寄存器组成的，一个给发送用(TDR)，一个给接收用(RDR)，该寄存器兼具读和写的功能。 TDR 寄存器提供了内部总线和输出移位寄存器之间的并行接口。 RDR 寄存器提供了输入移位寄存器和内部总线之间的并行接口。当使能校验(USART_CR1 中 PCE 位被置位)进行发送时，写到 MSB 的值(根据数据的长度不同， MSB 是第 7 位或者第 8 位)会被后来的校验位取代。当使能校验位进行接收时，读到的 MSB 位是接收到的校验位。
6，串口状态。
串口的状态可以通过状态寄存器 USART_SR 读取。 USART_SR 的各位描述如图 9.1.4 所示：

这里我们关注一下两个位，第 5、 6 位 RXNE 和 TC。RXNE（读数据寄存器非空），当该位被置 1 的时候，就是提示已经有数据被接收到了，并且可以读出来了。这时候我们要做的就是尽快去读取 USART_DR，通过读 USART_DR 可以将
该位清零，也可以向该位写 0，直接清除。
TC（发送完成），当该位被置位的时候，表示 USART_DR 内的数据已经被发送完成了。如果设置了这个位的中断，则会产生中断。该位也有两种清零方式： 1）读 USART_SR，写USART_DR。 2）直接向该位写 0。

2、代码实现

//初始化 IO 串口 1
//pclk2:PCLK2 时钟频率(Mhz)
//bound:波特率
void uart_init(u32 pclk2,u32 bound)
{
	float temp;
	u16 mantissa;
	u16 fraction;
	temp=(float)(pclk2*1000000)/(bound*16);//得到 USARTDIV
	mantissa=temp;                         //得到整数部分
	fraction=(temp-mantissa)*16;           //得到小数部分
	mantissa<<=4;
	mantissa+=fraction;
	RCC->APB2ENR|=1<<2;                   //使能 PORTA 口时钟
	RCC->APB2ENR|=1<<14;                  //使能串口时钟
	GPIOA->CRH&=0XFFFFF00F;               //IO 状态设置
	GPIOA->CRH|=0X000008B0;               //IO 状态设置
	RCC->APB2RSTR|=1<<14;                 //复位串口 1
	RCC->APB2RSTR&=~(1<<14);              //停止复位
	//波特率设置
	USART1->BRR=mantissa;                 // 波特率设置
	USART1->CR1|=0X200C;                  //1 位停止,无校验位.
	#if EN_USART1_RX                      //如果使能了接收
	//使能接收中断
	USART1->CR1|=1<<5;                    //接收缓冲区非空中断使能
	MY_NVIC_Init(3,3,USART1_IRQn,2);      //组 2，最低优先级
	#endif
}

  

 

  
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从该代码可以看出，其初始化串口的过程，和我们前面介绍的一致。 先计算得到
USART1->BRR 的内容。然后开始初始化串口引脚，然之后设置波特率和奇偶校验等。
这里需要注意一点，因为我们使用到了串口的中断接收，必须在 usart.h 里面设置EN_USART1_RX 为 1 （默认设置就是 1 的）。该函数才会配置中断使能，以及开启串口 1 的 NVIC
中断。这里我们把串口 1 中断放在组 2，优先级设置为组 2 里面的最低。串口 1 的中断服务函数 USART1_IRQHandler。
介绍完了这两个函数，我们回到 test.c，在 test.c 里面编写如下代码：

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
int main(void)
{
	u16 t; u16 len; u16 times=0;
	Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置
	uart_init(72,115200); //串口初始化为 115200
	delay_init(72); //延时初始化
	LED_Init(); //初始化与 LED 连接的硬件接口
	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("\r\n 您发送的消息为:\r\n\r\n");
			for(t=0;t<len;t++)
			{
				USART1->DR=USART_RX_BUF[t];
				while((USART1->SR&0X40)==0);//等待发送结束
			}
			printf("\r\n\r\n");//插入换行
			USART_RX_STA=0;
		}
		else
		{
			times++;
			if(times%5000==0)
			{
				printf("\r\n 精英 STM32 开发板 串口实验\r\n");
				printf("正点原子@ALIENTEK\r\n\r\n");
			}
		if(times%200==0)printf("请输入数据,以回车键结束\r\n");
		if(times%30==0)LED0=!LED0;//闪烁 LED,提示系统正在运行.
		delay_ms(10);
		}
	}
}

  

 

  
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这段代码比较简单，重点看下以下两句：
USART1->DR=USART_RX_BUF[t];
while((USART1->SR&0X40)==0);//等待发送结束
第一句，其实就是发送一个字节到串口，通过直接操作寄存器来实现的。第二句呢，就是我们在写了一个字节在 USART1->DR 之后，要检测这个数据是否已经被发送完成了，通过检测USART1->SR 的第 6 位，是否为 1 来决定是否可以开始第二个字节的发送。

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