如何实现STM32串口的初始化和中断设置？

一、串口的初始化和中断设置
1、初始化GPIO：
        根据手册的8.1.11节，我们可以找到下表：





  在全双工的模式下，发送引脚需要设置为推挽复用输出，接收引脚则设置为浮空输入或带上拉的输入。因为一般不用同步和流量控制的方式，所以CK、RST、CTS引脚不作配置。当然啦，在使用STM32外设的时候不要忘记打开外设时钟（GPIO和USART的RCC）。
1. USART_FLAG_RXNE—接受数据寄存器非空标志位（Receive data register not empty flag）
当RDR移位寄存器中的数据被转移到USART_DR寄存器中，该位被硬件置位 (表示接受到一个字节) 。如果USART_CR1寄存器中的RXNEIE为1，则产生中断。对USART_DR的读操作可以将该位清零。RXNE位也可以通过写入0来清除，只有在多缓存通讯中才推荐这种清除程序。
0：数据没有收到；
1：收到数据，可以读出。
2. USART_FLAG_TXE —发送数据寄存器空标志位（Transmit data register empty flag）
当TDR寄存器中的数据被硬件转移到移位寄存器的时候，该位被硬件置位 （表示发送数据寄存器为空，可以继续写入数据。注：此时并不确定数据是否发送完成） 。如果USART_CR1寄存器中的TXEIE为1，则产生中断。对USART_DR的写操作，将该位清零。
0：数据还没有被转移到移位寄存器；
1：数据已经被转移到移位寄存器。
3. USART_FLAG_TC — 发送完成标志位（Transmission Complete flag）
包含有数据的一帧发送完成后，并且TXE=1时，由硬件将该位置’1’ （表示一帧数据发送完成，可以继续发送下一帧）。如果USART_CR1中的TCIE为’1’，则产生中断。由软件序列清除该位(先读USART_SR，然后写入USART_DR)。TC位也可以通过写入’0’来清除，只有在多缓存通讯中才推荐这种清除程序。
0：发送还未完成；
1：发送完成。
有一种形象的说法是：TXE是指“弹仓”空；TC是“枪膛”空。
也就是说，你写数据到串口时，是装入弹仓，硬件会将数据移到枪膛，这时，TXE为1，TC为0，STM32硬件的TX脚正在发送数据，但你还可以装入数据到弹仓，装入后，TXE为0，TC为0.
TX发送完一个数据后，立即将数据从弹仓移入枪膛，这时，TXE为1，TC为0.
最后TX发送完数据，你又没有装入新数据，这时。TXE为1，TC为1.

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
//开启串口和GPIO的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
   
//配置发送引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
//发送引脚设置为推挽复用
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
   
//配置接收引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
//接收引脚设置为浮空输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
2、配置串口参数
        有专门用于初始化串口的库函数（USART_Init）和对应的结构体（USART_InitTypeDef），好像每个外设都有这样的配套，具体内容可参看《STM32F10xxx固件库_3.xx.pdf》。
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
//波特率
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;                    
//数据长度
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
//停止位
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
//校验位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
//流控制
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
//打开发送和接收模式
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
//初始化串口1
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
3、中断配置
        在使用STM32的中断前，要对NVIC中断控制器进行配置，设置中断的优先级。
//配置中断优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
4、使能串口及串口中断
        注意1：初始化时不要随意打开TXE中断！只要TX-DR寄存器为空，TX和TXE标志都会马上被置位而立即会产生中断（参考《STM32中文参考手册》的25.3.2节），即使中断标志被清除，也会被重新置位。因此，我采用的是TC中断而不是采用TXE中断。





   注意2：不要采用在一个中断配置函数中同时打开两个中断！例如：USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TC | USART_IT_RXNE, ENABLE);    咋眼一看，明明只打开TC中断和RX中断，然而却会同时把TXE中断也打开。
//串口1使能
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
//清除接收中断标记
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
//清除发送完成中断标记
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_TC);
//打开串口1发送完中断
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TC, ENABLE);
//打开串口1接收中断        两个中断不能在一个函数中同时打开！！！太坑了T_T
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
————————————————
这样，串口1配置好了。但代码一运行就会发现不妥！为什么每次初始化完成就马上进入中断了呢？？？遇到这种现象千万不要大惊小怪，我很淡(dan)定（teng）地做了个实验，发现处理器复位后，串口的SR寄存器中的TC标志会被置位。而根《STM32中文参考手册》25.3.2节，在串口使能后会自动发送一个空闲帧，发送完毕后TC也会置位，所以初始化将导致串口初始化完毕后马上进入TC中断。为了避免这种情况，可以在串口使能后等待空闲帧发送完毕，再打开TC中断。
具体看下面完整的初始化代码：
————————————————
//配置串口1
void USART1_Config()
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
   
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
   
    //配置发送引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    //发送引脚设置为推挽复用
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
   
    //配置接收引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    //接收引脚设置为浮空输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
   
    //波特率
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;                    
    //数据长度
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    //停止位
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    //校验位
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    //流控制
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    //打开发送和接收模式
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    //初始化串口1
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

    //USART1->SR寄存器复位后TC位为1，在此清零
    USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);        
    //串口1使能
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
   
    //使能后串口发送一个空闲帧，等待空闲帧发送完毕后将TC标记位清零
     while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) != SET);
    //否则开启TC中断后会马上中断
     USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);
        
    //配置中断优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
   
    /***************************************************************
        注意：初始化时不要随意打开TXE中断，
        因为只要TX-DR寄存器为空，TX和TXE都会马上被置位而立即会产生中断
    ***************************************************************/
   
    //清除接收中断标记
    USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
    //清除发送完成中断标记
    USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_TC);
    //打开串口1发送完中断
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TC, ENABLE);
    //打开串口1接收中断        两个中断不能在一个函数中同时打开！！！太坑了T_T
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
}
————————————————
二、数据的发送和接收(注：以下代码有bug，博主至今还未找到原因T-T，仅供思路以参考！)
        为了提高代码的效率，我使用基于环形缓冲的串口通信方式。
        发送数据原理：把要发送的数据全部加入到缓冲区中，让处理器开始发送。一个数据发送结束后，即会产生TC中断，此时在中断服务程序中发送下一个数据。像吃饭看电视，在夹菜（发数据）的时候才要把注意力放到菜盘子上，嚼饭的时候（数据发送中）可以看电视，在开始发送数据到数据发送完毕触发中断的这段时间里，处理器可以去做别的事情。
        接收数据原理：当一个数据接收完毕后，将数据立存入缓冲区而不处理，并在未处理数据的计数器上加1。等到处理器空闲，再从缓冲区读取这些数据做并处理（不在中断函数中）。
        如此一来，串口的收发速率并不受影响，还能保证处理器在数据收发的过程中并行执行其他任务。
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#include "usart1.h"
#include "string.h"

//发送缓冲区
u8 Usart1_SendBuffer[USART_SendBufferSize];
//接收缓冲区
u8 Usart1_RecvBuffer[USART_RecvBufferSize];

//发送缓冲区指针
int Usart1_SendPointer = 0;
//接收缓冲区指针
int Usart1_RecvPointer = 0;

//发送字符队列的长度
int Usart1_SendDataSize = 0;
//接收未处理字符数
int Usart1_RecvDataSize = 0;

//串口1发送状态
int Usart1_SendStatus = USART_Status_Idle;

//生成字符串的缓冲区
char StringBuffer[100];

//发送字符串
void USART1_SendString(char *str)
{
//     while(*str)
//     {
//         USART1_SendByte(*str++);
//     }
    USART1_SendArray((u8*)str, strlen(str));
}

//发送字节队列
void USART1_SendArray(u8 *DataArray, int count)
{
    if(count <= 0)
    {
        return;
    }
   
    while(count)
    {
        USART1_SendByte(*DataArray++);
        count --;
    }
}

//发送一个字节
void USART1_SendByte(u8 data)
{
    int pos;

    //如果缓冲区满了，要等待
    while(Usart1_SendDataSize >= USART_SendBufferSize);

    //计算数据在缓冲区的位置
    pos = Usart1_SendPointer + Usart1_SendDataSize;
   
    //数据位置超过缓冲区尾地址
    if(pos >= USART_SendBufferSize)
    {   
        //重新计算位置
        pos = pos - USART_SendBufferSize;
    }
    Usart1_SendBuffer[pos] = data;
    Usart1_SendDataSize ++;
   
    //如果串口空闲，立即发送
    if(Usart1_SendStatus == USART_Status_Idle)
    {
        Usart1_SendStatus = USART_Status_Busy;
        USART_SendData(USART1, Usart1_SendBuffer[Usart1_SendPointer++]);
        
        //指针移动到缓冲区尾地址后,循环到缓冲区首地址
        if(Usart1_SendPointer == USART_SendBufferSize)
        {
            Usart1_SendPointer = 0;                    
        }
            
        Usart1_SendDataSize --;
    }
}


//串口1中断服务程序
void USART1_IRQHandler()
{
    //判断发送完成中断
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC) == SET)
    {   
        //清空发送完成TC标记位
        USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);
        //清空串口发送完成中断TCIE标记
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_TC);
        
        if(Usart1_SendDataSize > 0)
        {
            //发送下一个数据
            USART_SendData(USART1, Usart1_SendBuffer[Usart1_SendPointer++]);
            
            //指针移动到缓冲区尾地址后,循环到缓冲区首地址
            if(Usart1_SendPointer == USART_SendBufferSize)
            {
                Usart1_SendPointer = 0;                    
            }
            
            //待发送数据减1
            Usart1_SendDataSize --;
        }
        else
        {
            //发送完毕，串口1发送状态：空闲
            Usart1_SendStatus = USART_Status_Idle;
        }        
    }
   
    //接收中断
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)
    {   
        //清空串口接收标记
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
        
        //获取缓冲区数据      
        Usart1_RecvBuffer[Usart1_RecvPointer++] = USART_ReceiveData(USART1);
        
        //如果没有溢出，待处理数据+1。否则丢弃该数据
        if(Usart1_RecvDataSize < USART_RecvBufferSize)
        {
            Usart1_RecvDataSize ++;
        }
        
        //指针移动到缓冲区尾地址后,循环到缓冲区首地址
        if(Usart1_RecvPointer == USART_RecvBufferSize)
        {   
            Usart1_RecvPointer = 0;                    
        }
    }
}