代码收藏家技术教程 2024-12-02

单片机知多少之STM32F103-USART应用篇

以下是一个基于STM32的串口应用示例，实现了通过串口发送和接收数据的基本功能。

一、控制逻辑

将STM32的串口引脚（如USART1的TX引脚用于发送数据，RX引脚用于接收数据）与外部设备（如PC端的串口调试助手）相连。在STM32端，通过配置串口相关寄存器或使用库函数来设置串口的参数，如波特率、数据位、停止位、校验位等。然后，可以使用发送函数将数据从STM32的串口发送出去，同时通过接收中断或轮询的方式来获取从外部设备发送到STM32串口的数据。

二、编写代码

（第一步）变量定义

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
uint8_t receive_data;

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;：定义一个USART_InitTypeDef类型的结构体变量USART_InitStructure。这个结构体用于配置串口的参数，如波特率、字长、停止位等。

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;：定义一个用于配置 GPIO 引脚（与串口相关引脚）的结构体变量GPIO_InitStructure。

uint8_t receive_data;：定义一个无符号 8 位变量receive_data，用于存储接收到的串口数据。

（第二步）使能串口和相关 GPIO 端口的时钟

// 使能USART1时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

// 使能与USART1相关的GPIO端口时钟（假设USART1_TX为PA9，USART1_RX为PA10）
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

这里分别使能了 USART1 串口的时钟以及与 USART1 相关的 GPIOA 端口的时钟（因为示例中假设串口的 TX 和 RX 引脚在 GPIOA 上）。通过调用RCC_APB2PeriphClockCmd函数，并传入相应的参数来实现时钟使能。RCC_APB2Periph_USART1和RCC_APB2Periph_GPIOA是宏，表示对应的时钟域，ENABLE表示使能该时钟。

（第三步）配置与串口相关的 GPIO 引脚

// 配置USART1_TX引脚（PA9）
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

// 配置USART1_RX引脚（PA10）
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_PPin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

对于 USART1 的 TX 引脚（PA9）：

设置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin为GPIO_Pin_9，指定要配置的引脚。

设置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode为GPIO_Mode_AF_PP（复用推挽输出模式），因为 TX 引脚用于发送数据，需要这种模式来实现数据的有效输出。

设置GPIO_InitStructure.GPIO_Speed为GPIO_Speed_50MHz，确定引脚的输出速度。
然后通过GPIO_Init函数对 GPIOA 端口的 PA9 引脚进行初始化。

对于 USART1 的 RX 引脚（PA10）：

设置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin为GPIO_PPin_10，指定要配置的引脚。

设置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode为GPIO_Mode_IN_FLOATING（浮空输入模式），因为 RX 引脚用于接收数据，这种模式适合接收外部设备发送过来的信号。
然后通过GPIO_Init函数对 GPIOA 端口的 PA10 引脚进行初始化。

（第四步）配置串口参数

// 配置USART1串口参数
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

设置USART_InitStructure.USART_BaudRate为9600，指定串口的波特率为 9600bps。

设置USART_InitStructure.USART_WordLength为USART_WordLength_8b，表示数据字长为 8 位。

设置USART_InitStructure.USART_StopBits为USART_StopBits_1，表示停止位为 1 位。

设置USART_InitStructure.USART_Parity为USART_Parity_No，表示不使用校验位。

设置USART_InitStructure.USART_Mode为USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx，表示串口同时具备发送和接收模式。
最后通过USART_Init函数对 USART1 串口进行初始化。

（第五步）使能串口

USART_Cmd(USART1, ENABLE);

调用USART_Cmd函数，将 USART1 串口使能，使其可以开始进行发送和接收操作。

（第六步）发送数据函数（示例）

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

这个函数用于发送一个无符号 8 位数据。首先通过USART_Send函数将数据发送到 USART1 串口，然后通过while循环等待发送缓冲区为空（即USART_FLAG_TXE标志位为SET），确保数据已经成功发送出去。

示例代码

#include "stm32f10x.h"

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
uint8_t receive_data;

// 初始化串口函数
void USART_InitFunction()
{
    // 使能USART1时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    // 使能与USART1相关的GPIO端口时钟（假设USART1_TX为PA9，USART1_RX为PA10）
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 配置USART1_TX引脚（PA9）
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 配置USART1_RX引脚（PA10）
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_PPin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 配置USART1串口参数
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

    // 使能串口
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

// 发送数据函数
void USART_SendData(uint8_t data)
{
    USART_Send(USART1, data);
    while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

// 接收数据（轮询方式）函数
void USART_ReceiveDataPolling()
{
    if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXE) == SET)
    {
        receive_data = USART_Receive(USART1);
    }
}

main.c

#include "stm32f10x.h"

int main()
{
    // 初始化串口
    USART_InitFunction();

    // 发送一个字符 'A'
    USART_SendData('A');

    // 轮询接收数据
    while(1)
    {
        USART_ReceiveDataPolling();
        if(receive_data!= 0)
        {
            // 对接收的数据进行处理，这里简单打印出来
            printf("Received data: %c\n", receive_data);
            receive_data = 0;
        }
    }
}

在上述示例中，首先在main函数中调用USART_InitFunction函数对串口进行初始化，包括使能时钟、配置引脚、设置串口参数等操作。然后通过USART_SendData函数发送一个字符'A'。接着在一个无限循环中，通过USART_ReceiveDataPolling函数轮询接收数据，并对接收的数据进行简单处理（这里是打印出来）。请注意，这里的printf函数可能需要根据具体的开发环境进行适当的配置才能正确使用。

作者：行知者也