代码收藏家技术教程 2024-09-20

STM32笔记系列（第10篇）：USART通信详解

USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）

通用同步/异步收发器 USART是STM32内部集成的硬件外设，可根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧时序，从TX引脚发送出去，也可自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接为一个字节数据，存放在数据寄存器里自带波特率发生器，最高达4.5Mbits/s

可配置数据位长度（8/9）、停止位长度（0.5/1/1.5/2）可选校验位（无校验/奇校验/偶校验）

支持同步模式、硬件流控制、DMA、智能卡、IrDA、LIN

STM32F103C8T6 USART资源： USART1、 USART2、 USART3

USART结构框图：

基本简化结构：

若TDR数据转移至移位寄存器中，则会置TXE标志位

若移位寄存器中数据转移至RDR中，则会置RXNE标志位

数据：

起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平

数据位：1为高，0为低，LSB（从最低位开始传输）

停止位：标志一个数据帧的结束，固定为高电平

检验位：奇校验偶校验无校验

一帧分为10位或11位，10位下默认无检验位，11位下有检验位，停止位决定连发间隔（0.5/1/1.5/2）位，一般选择1位

数据监测：

一帧数据，分位16倍波特率采样，7 8 9位为中央进行数据采样，若采样位有2个0，则会置NE标志位，进行噪声提醒

波特率计算公式：

波特率 = fPCLK2/1 / (16 * DIV)

数据模式：

若要传输连续分割性数据则可以利用数据包进行传输

利用状态机进行检测

配置流程：

RCC→GPIO→USART→USART_IT→NVIC→运行控制（cmd）（若只需要发送功能可以不用配置中断）

初始化例程：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint16_t num,flag;
void Serial_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
	
	USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
	USART_InitStruct.USART_BaudRate=9600;
	USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStruct.USART_Mode=USART_Mode_Rx|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_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel= USART1_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
	
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);
	
}

void USART1_IRQHandler(void)
{
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET)
	{
		num=USART_ReceiveData(USART1);
		flag=1;
	  USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
	}
}

void Send_Byte(uint16_t i)
{
	USART_SendData(USART1,i);
	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);
}

数据包例程：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint8_t RXpacket[4];
uint8_t TXpacket[4];
uint16_t RXStatus,RXflag;
uint16_t pointer;
void Serial_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
	
	USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
	USART_InitStruct.USART_BaudRate=9600;
	USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStruct.USART_Mode=USART_Mode_Rx|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_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
	
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}

void Send_Byte(uint8_t data)
{
	USART_SendData(USART1,data);
	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);
}


void Send_Array(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{
	uint16_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)		
	{
		Send_Byte(Array[i]);		
	}
}

void Send_TXpacket(void)		//FF __  __  __  __ FE FF为包头，FE为包尾
{
	Send_Byte(0xFF);
	Send_Array(TXpacket,4);
	Send_Byte(0xFE);
}


void USART1_IRQHandler(void)
{
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET)
	{
		if(RXStatus==0)
		{
			if(USART_ReceiveData(USART1)==0XFF)
				RXStatus=1;
		}
		else if(RXStatus==1)
		{
			RXpacket[pointer]=USART_ReceiveData(USART1);
			pointer++;
			if(pointer>=4)
			{
				pointer=0;
				RXStatus=2;
			}	
		}
		else if(RXStatus==2)
		{
			if(USART_ReceiveData(USART1)==0XFE)
			{
				RXStatus=0;
				RXflag=1;
			}
		}
		USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
	}
}

作者：小菜Ⅷ