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怎样去编写串口通信USART的程序？有哪些步骤

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 什么是USART？如何去实现USART转为USB接口呢？怎样去编写串口通信USART的程序？有哪些步骤？ 0
2021-12-9 06:29:37　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答江左盟该类别下有 32 个回答。邀请回答爱与友人该类别下有 32 个回答。邀请回答举报李泳瑜相关推荐 • 怎样去完成STM32的USART串口通讯程序 1024 • 编写串口通信程序的基本步骤是怎样的？ 894 • USART串口通信代码编写过程是怎样的 587 • 怎样去编写stm32f103 USART串口的C程序呢 640 • STM32-USART串口通信的设置步骤有哪些呢 739 • 如何使用STM32平台的USART串口通信功能呢 870 • 怎样去实现一种USART串口通信程序呢 705 • 怎样去编写USART1与USART2专用的printf函数呢 987 • 怎样去使用USART（串口通信）呢 643 • 怎样去编写一个USART的接口程序呢 610 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 一、什么是USART 1. USART简介 USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)的全称为通用同步/异步串行接收/发送器，它与普通串口UART的不同在于，USART有同步、异步两种工作模式；而UART是经过裁剪后的USART，只有异步工作模式。 2. STM32F4中的USART 2.1 USART的发送/接收引脚 STM32F4中有两个USART(USART1、USART2)，其中，我们以USART1为例，它的发送、接收与PA9、PA10引脚相连，从如下的GPIO引脚复用图中可以看出，PA9可以复用为USART1的发送(TX)功能，而PA10可以复用为USART1的接收(RX)功能。 2.2 USART转为USB接口单片机通常需要与电脑互相传输数据，但是电脑没有USART接口，这该怎么办呢？设计者通常通过一个芯片把USART接口转换为USB接口，这样就可以与电脑通信了。能实现USART转USB的芯片有很多，STM32F4中使用的是CH340G。 STM32F4中USART1转USB的原理图如下所示：其中，TXD/RXD 是相对于 CH340G 来说的，也就是 USB 串口的发送和接受脚。而 USART1_RX/USART1_TX 则是相对于 STM32F407ZGT6 来说的。这样，通过对接，就可以实现 USB 串口和 STM32F407ZGT6 的串口通信了。注：在本文的实验中，就是用USB串口把USB信号转换为串口信号，进而通过PA9和PA10的复用功能来与单片机进行通信。二、常用的串口相关寄存器常用的串口相关寄存器有三个： USART_SR 状态寄存器，用来记录一些状态，如是否接收到数据，是否要发送数据等 USART_DR 数据寄存器，用来存储数据，包括要接收的数据和要发送的数据等 USART_BRR 波特率寄存器，用来调整波特率的大小。其中，USART_SR和USART_DR的各个位的含义在《STM32F4xx中文参考手册》的26.6节可以查到，本文不再赘述。这里只简要介绍一下USART_BRR波特率寄存器的内部结构: 在上篇博文【STM32F4】四、串口通信1——硬件部分中我们在第三部分列出过，下面我们只把波特率发生器的硬件部分展示在下图中：首先由USART_BRR寄存器产生初始的时钟信号，假设频率为f；输入到分频系数为USARTDIV的分频器后，输出信号频率变为 f / USARTDIV；在经过采样除法器后，最终输出信号的波特率为 f / USARTDIV / [8 x (2 - OVER8)] ，其中，OVER8可人为设置。其中，初始频率 f 通常是固定的，OVER8 通常设为0；那么公式就简化为波特率 = f / USARTDIV / 16。而为了得到最终的波特率，我们要求的其实就是唯一的可变参数USARTDIV，实际上它也是由USART_BRR寄存器决定的。但在程序中，我们不需自己计算USART_BRR的配置。我们只要把想要的波特率(如115200)直接写入程序、传给相应函数即可，STM32F4提供的库函数会帮我们计算并对USART_BRR进行配置。三、程序编写 1. 串口配置的一般步骤根据正点原子的课程，列出串口配置(带中断响应)的一般过程如下： ① 必要的时钟使能串口时钟使能：RCC_APBxPeriphClockCmd(); GPIO时钟使能：RCC_AHB1 PeriphClockCmd(); 注:要想使用一个外设，必须要对【外设】、以及【连接外设的GPIO引脚】的时钟进行使能。 ② 引脚复用映射：GPIO_PinAFConfig(): ③ GPIO端口模式设置：GPIO_Init(); //模式设置为GPIO_Mode_AF ④ 串口参数初始化：USART_Init(); //配置波特率等参数 ⑤ 开启中断并且初始化NVIC（如果需要开启中断才需要这个步骤）： NVIC_Init(); USART_ITConfig(); ⑥ 使能串口：USART_Cmd(); ⑦ 编写中断处理函数：USARTx_IRQHandler(); ⑧ 串口数据收发： void USART_SendData(); //从DR寄存器中将数据发送出去 unit16_t USART_ReceiveData(); //从DR寄存器读取接收到的数据 ⑨：串口传输状态获取： FlagStatus USART_GetFlagStatus(); void USART_ClearITPendingBit(); 下面我们也将按照上述步骤，一一编写程序。 2. 编写程序下面我们把经过详细注释的代码放上来，全都是按照上述九个步骤来写的： #include "stm32f4xx.h" #include "usart.h" #include "delay.h" void My_USART1_Init(void) //配置和初始化的程序，除中断处理函数外，其他的配置都在这里面 { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //用于GPIO配置的结构体 USART_InitTypeDef* USART_InitStruct; //用于USART配置的结构体 NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct; //用于NVIC配置的结构体 //===============================一、串口时钟使能=================================== //使能USART1,由于USART1挂载在APB2总线下，所以要去RCC相关的库函数中搜索APB2的时钟使能函数 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //=================================GPIO时钟使能===================================== //因为要通过PA9和PA10的复用功能来使用UART1，所以也要使能GPIOA的时钟，GPIOA挂载在AHB1总线下 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); //===============================二、引脚复用映射=================================== //通过下面这个函数，把PA9配置为复用功能——USART1_TX，PA10配置为复用功能——USART1_RX GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART1); GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_USART1); //=============================三、端口模式设置================================== //下面要配置PA9和PA10配置为复用模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 \| GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //GPIO_Mode_OUT; //AF即复用模式 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //================================四、串口参数初始化================================= //初始化USART1的配置 USART_InitStruct->USART_BaudRate = 115200; //波特率 USART_InitStruct->USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//不使用硬件流控制 USART_InitStruct->USART_Mode = USART_Mode_Rx \| USART_Mode_Tx; //把发送和接收功能都进行使能 USART_InitStruct->USART_Parity = USART_Parity_No;//不使用奇偶校验 USART_InitStruct->USART_StopBits = USART_StopBits_1;//使用1个停止位 USART_InitStruct->USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//因为没有奇偶检验，所以可以使用8位字长 USART_Init(USART1, USART_InitStruct); //==================================================================== //=============如果不使用中断，那么这个程序到这里就可以结束了============= //==================================================================== //=============================五、开启中断并且初始化NVIC============================ //配置NVIC //首先设置中断优先级分组 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //再初始化NVIC NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//不同的通道定义在顶层头文件stm32f4xx.h中 //设置NVIC通道为USART1的通道 NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//设置抢占优先级为1 NVIC_InitStruct->NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//设置响应优先级为1 NVIC_Init(NVIC_InitStruct); //==================================六、使能串口==================================== //使能USART1 USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能USART1的某种中断 USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//把接收非空中断USART_IT_RXNE使能，即一旦接收到了信息，就引发中断，且执行相应的中断函数 //下一步就要在下面定义USART1的中断服务函数，函数名是固定的，在官方的系统系统文件中startup_stm32f40_41xxx.s已经给出：USART1_IRQHandler } //================================七、编写中断处理函数=============================== void USART1_IRQHandler(void) { u8 res; //用来记录接收到的数据，因为我们在上面设置的8位字长代表一个数据，所以这里可以用u8来记录？ //==============================九、串口传输状态获取================================= if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE)) //读取USART_IT_RXNE标志位的状态) { //================================八、串口数据收发================================== res = USART_ReceiveData(USART1); //读取接收到的数据 USART_SendData(USART1, res); //把接收到的数据发出去 } } //主函数 int main(void) { My_USART1_Init(); while(1); //在这里无限循环即可，程序会自动执行中断和中断处理函数 return 0; } 注：如果编译时程序出错，可能是因为在官方库文件usart.c里已经定义过一个中断处理函数USART1_IRQHandler()，把它注释掉或者把这个文件删掉即可。四、更复杂的程序(USART_RX_STA寄存器的应用) 我们在上面第三部分写的程序中，在中断处理函数里我们只是简单地把每个接收到的字符发送出去，没有做其他处理。但是，这往往不能满足工程师们的需求。工程师们在使用串口时，通常要求在写完一段话后才进行发送(而不是每收到一个字符就发送出去)，而且一定要有一个结束标志(如回车键Enter)，当遇到结束标志时才进行发送，而不是像第三部分中机械地每收到一个字符就发送一个。这就要求在以上程序的基础上，加入如下功能：自己设计一个结束标志，以让单片机明白待发送的信息到哪里就结束了；有一个buffer，用来存储我们输入的这一段话(这个buffer通常时我们自己创建的一个数组)，知道遇到结束标志，才把这段话发送出去。为了实现以上能存储一段话、且有结束标志的功能，STM32F4为我们提供了一个很方便的寄存器：USART_RX_STA。 1. USART_RX_STA 寄存器简介 USART_RX_STA寄存器共有16位，即0 ~ 15，每个位的作用如下图所示： (下图源自正点原子《STM32F4开发指南——库函数版本》 5.3.3小节——USART1_IRQHandler 函数) 其中，0 ~ 13位用来表示接收到的有效数据个数，由于其有14个二进制位，因此最大的可保存数据为 2 ^14 -1，也就是说我们一段话最多可以包含 2 ^14 -1 个字符；第 14 位用来表示是否接收到了某个标志符(图中的 0X0D 表示回车符，也就是说当接收到回车符时，要把第 14 位置 1)，我们通常将回车符或者是回车符和某个字符的组合设为结束标志。第 15 位用来表示是否接收完成，也就是要根据我们人为设计的结束标志(如回车+ c) 来判断，如果遇到了结束标志，则需要把这一位置1，对接收的信息处理完成后再把这一位置0。 2. 程序编写 2.1 程序思路从上面的描述中可以看出，要使用USART_RX_STA寄存器，我们需要始终对此寄存器的几个标志位及串口接收到的字符进行监控和更新。现在假设我们把标志为设为 0X0D + 0X0A，即回车键 + 换行键(其实只要在键盘上按下一次回车键就够了)，那么我们要做的监控和更新操作如下：每接收到一个字符，就把字符添加用以保存句子的buffer中，并把 0 ~ 13 位保存的数字加1，用以记录有效数据的个数；监控接收到的字符，如果接收到了0X0D(回车符)，则把第 14位置1；监控接收到的字符，如果接收到了0X0A，则判断第 14 位是否为1，如果是1，表示上一个接收到的字符是回车符，当前接收到的字符是换行符，表示句子结束，这时候我们就把buffer中的信息拿来处理，并把寄存器的所有位都置0，重新开始工作；而如果当前接收到了0X0A，但第 14 位并不是1，那么表示出现了错误，则把buffer清空，且寄存器的所有位置0，重新开始工作。 2.2 编写程序上述所有工作，都与我们的初始化函数My_USART1_Init没有关系，初始化只是一个初始化功能，没有监督和更新的作用；而上述所有监督和更新的工作，我们都在中断处理函数和主(main)函数中完成，如下，先展示出中断处理函数： void USART1_IRQHandler(void) //串口1中断服务程序 { u8 Res; #if SYSTEM_SUPPORT_OS //如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真，则需要支持OS. OSIntEnter(); #endif if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //根据USART_IT_RXNE标志位来确认是否接收到了新字符 { Res =USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR); //读取接收到的新字符 if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//USART_RX_STA&0x8000，即读取USART_RX_STA的第15位(1000 0000 0000 0000，其实是第16位，但是用 0 ~ 15 来编号的话，我们把它叫做第15位) { if(USART_RX_STA&0x4000)//USART_RX_STA&0x4000，即读取USART_RX_STA的第14位，判断上一次接收到的字符是否是0x0d { if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//如果上一次是0x0d，但这次不是0x0a，则表示接收错误,USART_RX_STA全部清0，重新开始 else USART_RX_STA\|=0x8000; //如果上一次是0x0d，且这一次是0x0a，表示接收到了结束标志位，当前的句子接收完成，把第15位置1 } else //还没收到0X0D { if(Res==0x0d)USART_RX_STA\|=0x4000;//如果这次接收到的是0x0d，则把USART_RX_STA的第14位置1 else { USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;//如果之前没有接收到0x0d，且这一个接收到的字符也不是0x0d，则表示当前这个字符是普通消息，则把它存在buffer(USART_RX_BUF)的第USART_RX_STA&0X3FFF中。其中，USART_RX_STA&0X3FFF是我们当前记录的字符个数，即USART_RX_STA的0 ~ 13位(0011 1111 1111 1111) USART_RX_STA++; //当没有接收到0x0d时，USART_RX_STA的第14、15位都是0，只有前13位有数据，用以存储接收到的字符个数，因此这里直接把USART_RX_STA加1，用来记录字符个数，且不会影响到14、15位(因为它们都是0) if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//如果接收到的字符个数比可接收的最多数量USART_REC_LEN多了，则表示溢出、接收错误,重新开始接收 } } } } #if SYSTEM_SUPPORT_OS //如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真，则需要支持OS. OSIntExit(); #endif } #endif 从以上程序中可以看到，中断处理函数主要做了监督并更新第14、15位，以及保存字符、且监督并更新 0 ~ 13 位。另外，关于程序中的#if SYSTEM_SUPPORT_OS OS，我在这篇帖子中找到了相关的解释：我感觉它的作用是保护传输数据不被打断。如果有操作系统(对于STM32，一般是UCOS)的话，可能会涉及比串口中断优先级更高的中断，会打断串口传输，所以在进入串口中断后干脆就关掉总中断，等传完了再开中断，如果是这样的话中断结尾估计还得有个OSIntExit（）。这是一种保护临界段的手段。那么，主(main)函数中需要做什么工作呢？ int main(void) { u8 t; u8 len; u16 times=0; NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2 delay_init(168); //延时初始化 uart_init(115200); //串口初始化波特率为115200 LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口 while(1) { if(USART_RX_STA&0x8000) //若检测到USART_RX_STA的第15位、即结束标志位为1，则表示当前信息传输结束 { len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度 printf("rn您发送的消息为:rn"); //把这句话通过串口打印到屏幕上 for(t=0;t { USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]); //向串口1发送数据 while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束 } printf("rnrn");//插入换行 USART_RX_STA=0; //把当前信息处理完后，将USART_RX_STA清0，一切重新开始 }else //如果结束标志位为0.则表示当前信息传输还未结束 { times++; if(times%5000==0) { //打印信息以提示工程师继续输入信息 printf("rnALIENTEK 探索者STM32F407开发板串口实验rn"); printf("正点原子@ALIENTEKrnrnrn"); } if(times%200==0)printf("请输入数据,以回车键结束rn"); if(times%30==0)LED0=!LED0;//闪烁LED,提示系统正在运行. delay_ms(10); } } } 整个主函数中，最主要的就是while(1)循环，它负责监督USART_RX_STA寄存器的结束标志位，如果结束标志位被置1，则表示当前信息传输结束，主函数就把从串口USART1接收到的信息再通过USART1发送出去；如果当前USART_RX_STA的结束标志位不是1，则表示传输还未结束，主函数则打印提示信息，以提示工程师继续输入信息。

2021-12-9 09:15:09 评论举报刘世晓