STM32串口有哪些使用方法

在日常学习中，串口经常作为和上位机通信的接口，进行打印信息方便调试程序，有时也会作为模块的驱动接口，所以总结一下串口的几种使用方法对以后的开发还是很有帮助的。
有关串口的知识我在之前的博客中有介绍： 点击链接跳转
一.仅向上位机打印调试信息
单纯利用串口向上位机打印调试信息，程序如下：


void USART1_Init( uint32_t btl )
{
        GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;
        USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
       
        RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE );
       
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//Tx
        GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//Rx
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
        GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
       
        USART_InitStruct.USART_BaudRate = btl;
        USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
        USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
        USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
        USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
        USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
        USART_Init( USART1, &USART_InitStruct );
       
        USART_Cmd( USART1, ENABLE );
       
}


//串口重定向，直接利用printf函数输出调试信息
int fputc( int ch, FILE *f )
{
        USART_SendData( USART1, ( uint8_t )ch );
        while( USART_GetFlagStatus( USART1, USART_FLAG_TXE )!=SET );
        return ch;
}


记得包含头文件，勾选Use MicroLIB，以使用printf等函数






二.与上位机交互信息
相比于上面的单向通信，有时候需要从上位机接收信息，然后进行反馈，这个时候就使用到串口的中断了。
上位机向单片机发送字符串，接收后再发送给上位机：




void USART1_Init( uint32_t btl )
{
        /* 结构体声明 */
        GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;
        USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
       
        /* 打开时钟 */
        RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );
        RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE );
       
        /* GPIO配置 */
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//Tx
        GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//Rx
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
        GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
       
        /* 串口配置 */
        USART_InitStruct.USART_BaudRate = btl;
        USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
        USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;//收发模式
        USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
        USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
        USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
        USART_Init( USART1, &USART_InitStruct );
       
        /* 中断配置 */
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;               
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                       
        NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);       
        USART_ITConfig( USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE );//接收寄存器非空触发中断
       
        /* 使能串口 */
        USART_Cmd( USART1, ENABLE );
       
}




volatile uint8_t n=0;
//接收缓冲区
uint8_t USART1_Rx_Buf[100];
void USART1_IRQHandler( void )
{
        if( USART_GetITStatus( USART1, USART_IT_RXNE )==SET )
        {
                        USART1_Rx_Buf[n]=USART_ReceiveData( USART1 );
                        n++;
        }       
        USART_ClearFlag( USART1, USART_IT_RXNE );
}


每从上位机中接收一字节的数据，都将数据存储在串口的接收缓冲区USART1_Rx_Buf[100]中。


三.作为驱动接口
一些模块的驱动接口就是串口，这个时候就需要单片机从模块中读取指定格式的数据，比如GPS模块，将定位信息从串口发出，单片机解析串口数据，显示在上位机中。
usart3用来与GPS模块通信，从GPS模块接收数据，认为10ms内的数据属于一次数据，所以就需要定时器来控制时间。
usart3：


//串口1中断服务程序
//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误          
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(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          
                                        }                 
                                }
                        }                    
     }
}


time7：




extern vu16 USART3_RX_STA;


//定时器7中断服务程序                    
void TIM7_IRQHandler(void)
{        
        if (TIM_GetITStatus(TIM7, TIM_IT_Update) != RESET)//是更新中断
        {                                   
                USART3_RX_STA|=1<<15;        //标记接收完成
                TIM_ClearITPendingBit(TIM7, TIM_IT_Update  );  //清除TIM7更新中断标志   
                TIM_Cmd(TIM7, DISABLE);  //关闭TIM7
        }            
}

//通用定时器7中断初始化
//这里时钟选择为APB1的2倍，而APB1为42M
//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数
//定时器溢出时间计算方法:Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft us.
//Ft=定时器工作频率,单位:Mhz
//通用定时器中断初始化
//这里始终选择为APB1的2倍，而APB1为36M
//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数                 
void TIM7_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{       
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;


        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM7, ENABLE);//TIM7时钟使能   
       
        //定时器TIM7初始化
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值       
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM7, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

        TIM_ITConfig(TIM7,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM7中断,允许更新中断
       
        TIM_Cmd(TIM7,ENABLE);//开启定时器7
       
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM7_IRQn;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0 ;//抢占优先级0
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;                //子优先级2
        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
       
}


四.结合DMA接收数据帧
当单片机从串口上接收数据时，一般我们都是接收一个字节数据，进入一次中断，在中断中处理数据或者做标记，这种方法虽然简单，但是对于大量数据的情况，频繁地进入中断处理数据就占有了CPU的宝贵资源。
这个时候我们可以使用DMA来接收数据，DMA接收数据的好处就是省CPU资源，DMA仅仅在初始化的时候占用一下CPU资源，其他操作都是在DMA的控制器来完成的。


使用背景：单片机从USART2中接收传感器传回的数据帧（12字节），传感器每秒上报一次数据，要求单片机可以收到完整数据并且可以对数据进行处理。


程序框架：以往串口接收数据都是判断数据寄存器非空的，一字节一字节地接收，现在使用DMA，使每一次数据寄存器的值都自动传给内存指定地址（也就是指定的数据缓冲区），当串口接收完一帧数据后，会触发空闲中断，这意味着一帧数据的接收完成，我们只需要在数据缓冲区中对数据进行处理即可。


代码：




uint8_t USART2_Rx_Buf[12];


void USART2_Config( void )
{
        /* 声明各结构体 */
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
        USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
        DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;
       
        /* 打开时钟 */
        RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );
        RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE );
        RCC_AHBPeriphClockCmd( RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE );
       
        /* GPIO配置 */
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;                 //USART2_Tx:PA2
        GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;                //USART2_Rx:PA3
        GPIO_Init( GPIOA, &GPIO_InitStruct );
       
        /* 串口配置 */
        USART_DeInit( USART2 );
        USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;                //波特率:9600
        USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
        USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;
        USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
        USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
        USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
        USART_Init( USART2, &USART_InitStruct);
       
        /* 中断配置 */
        NVIC_PriorityGroupConfig( NVIC_PriorityGroup_2 );
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
        NVIC_Init( &NVIC_InitStruct );
        USART_ITConfig( USART2, USART_IT_IDLE, ENABLE );      //空闲中断
        USART_DMACmd( USART2, USART_DMAReq_Rx, ENABLE );   //开启DMA接收
       
       
        /* 配置DMA传输数据 USART2对应DMA1的通道6 方向：外设到存储器*/       
    DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = USART2_BASE+0x04;              // 设置DMA源地址：串口数据寄存器地址*/       
        DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)USART2_Rx_Buf;           // 内存地址(要传输的变量的指针)       
        DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;                        // 方向：从外设到内存               
        DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 12;                                    // 传输大小        一帧数据12字节                            
        DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;          // 外设地址不增               
        DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;                                    // 内存地址自增               
        DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize =         DMA_PeripheralDataSize_Byte; // 外设数据单位               
        DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;           // 内存数据单位         
        DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;                               //正常 DMA模式，一次或者循环模式
        DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;                     // 优先级：中
        DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;                              // 禁止内存到内存的传输
        DMA_Init( DMA1_Channel6, &DMA_InitStruct );
        DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC5);
        DMA_Cmd( DMA1_Channel6, ENABLE );//使能DMA
       
       
        /* 使能串口 容易忽略 */
        USART_Cmd( USART2, ENABLE);
       
}






/* 串口空闲中断服务函数 */
void USART2_IRQHandler( void )
{
        if( USART_GetITStatus( USART2, USART_IT_IDLE ) != RESET )
        {
                USART_ReceiveData( USART2 );//象征性接收数据
                USART_ClearITPendingBit( USART2, USART_IT_IDLE );//清除标志位
               
        }
}
//也可以在中断服务函数中扩展更多的功能


要点：


要开启串口的空闲中断
串口的空闲中断中要象征性读取数据和清除标志位
要开启串口的DMA接收请求