怎么实现usart串口通信？

实验5 usart串口通信 STM32的串口通信，在串口调试助手上发送0，1，2，3来控制三个灯的状态。


代码讲解

打开工程文件，有关usart的代码有usart.c和stm32f10x_usart.c
usart.c是用户级的，
stm32f10x _usart.c是库里面的，是更底层的，我们点开该函数，对stm32f10x_usart.h go to definition。
usart常用函数

stm32f10x_usart.h头文件主要是结构体的一些定义和宏定义，这里重点找到和我们相关的一些函数。






void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
//第一个参数：指定串口几
//第二个参数：发送的数据
//用于发送数据
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);
//参数：从串口几得到的数据
//通常会做一个数组，在中断函数中去读取串口得到的数据
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
//判断是否得到串口中断
void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
//清除串口中断标志
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
//清除中断标志位


main.c
这里我们挑重要的讲一下：


1、 NVIC_PriorityGroupConfig


NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

1
设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级。


如果用到中断，一定要给它分组
注：Systick中断优先级更高，不在分组里面，但是用户中断一般都要分组


2、 一些重要语句


len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
//屏蔽掉了最高两位
printf("rn您发送的消息为:rnrn");
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("rn");


/*此处代码是一个switch选择，在文下“修改代码-main.c”中会讲*/


times=0;
for(t=0;t {
rx[t]=USART_RX_BUF[t]-48;
times=times*10+rx[t];
}
printf("rnrn");//插入换行
USART_RX_STA=0;
printf("times = %drnrn",times);


首先看6，7两行代码：
USART_SendData发送数据函数执行的比较慢，但是程序运行快，所以需要加while判断来等待数据发送完成之后再进行下一次USART_SendData。


整段代码效果：把串行中断接收到的USART_RX_BUF[t]数据再通过串口发过去


比如：串口给单片机发送一个数据，单片机接收到这个数据再返给串口。再具体点，比如串口软件发送1234，单片机接收到1234后，再在for循环又发送出去


usart.c
首先是一些重要变量的定义


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;//初始化接收状态标记为0


紧接着是usart.c的有两个重要函数，分别是uart_init和USART1_IRQHandler。


1、uart_init


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
//要同时使能USART和GPIO

//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
}


这里我们重点看USART 初始化设置：
波特率115200
对应字长为8位数据格式+一个停止位+无奇偶校验位+无硬件数据控制流
简单的记法是 115200，8 1 无 无。


之后我们在设置虚拟COM口、配置MDK和配置串口发送软件时都要符合 115200，8 1 无 无。


2、USART1_IRQHandler


void USART1_IRQHandler(void) //串口1中断服务程序
{
u16 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) //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
//RXNE：接收非空中断
//进入到串口中断时，判断是不是接收中断
{
Res =USART_ReceiveData(USART1); //如果是接收中断，读取接收到的数据
if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
//u16 USART_RX_STA=0; //接收状态标记
{
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//接收到0x0d,0x0a
{
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++;//成功接收到一个非末尾数据，就自加
if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,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


代码太长了，我们以一个例子来说明：


如：接收1234的过程（实际上是1234 0x0d 0x0a）


问：为什么还要加上0x0d 0x0a呢：


答：因为数据的发送需要回车+换行。而回车的ASCII码是0x0a，换行的ASCII码是0x0d，所以我们还需要判断0x0d和0x0a


（1）接收1 2 3 4。主要执行以下语句


else
{
USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
USART_RX_STA++; //成功接收到一个非末尾数据，就自加
if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0; //接收数据错误,重新开始接收
}


首先说明是怎么进来的：


一开始发送1，因为初始化了u16 USART_RX_STA=0;所以(USART_RX_STA&0x8000) == 0成立，进入USART1_IRQHandler第12行的if语句。又由于只发送了1，USART_RX_STA&0x4000=0，USART1_IRQHandler第15行的if判断不成立，所以进入USART1_IRQHandler第23行的else，因为还没有接收到数据末尾，所以Res==0x0d不成立，最终进入USART1_IRQHandler第26行的else，就是该段代码。


作用：


通过第3行：USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res语句，将数据存进数组USART_RX_BUF中的。然后是对接收数据长度的判断，对USART_REC_LEN go to definition


#define USART_REC_LEN 200 //定义最大接收字节数 200
1
由于本例只接收4个数据，所以不会执行if中的语句。


（2）1 2 3 4接收完后，接收0x0d，执行以下语句：


if(Res==0x0d) USART_RX_STA|=0x4000;
1
怎么进来的：


有效数据发送完了，会紧跟着发送0x0d和0x0a，我们先去判断0x0d


作用：


另USART_RX_STA的次高位为1。


（3）接收到0x0d后，接收0x0a，执行以下语句


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//接收到0x0d,0x0a
{
USART_RX_STA|=0x8000; //接收完成了
}
}


怎么进来的：


因为（2）已经另USART_RX_STA|=0x4000，所以第1行if判断一定成立；又因为接收到0x0d后会接收到0x0a，所以第3行if判断不成立，进入第4行的else


作用：


另USART_RX_STA|=0x8000。此时USART1_IRQHandler代码中第12行if判断不再成立，至此接收1234结束。


代码修改
1、led.c


#include "led.h"


void LED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;
GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
}


为了便于观察，添加了GPIO_Pin_4和GPIO_Pin_5引脚来控制LED1和LED2。


2、led.h


#ifndef __LED_H
#define __LED_H
#include "sys.h"


#define LED0 PEout(3)
#define LED1 PEout(4)
#define LED2 PEout(5)


void LED_Init(void);//初始化

#endif


相应的，在led.h文件中添加宏定义LED1和LED2。


3、main.c








每次只发送一个数据，实际上就是USART_RX_BUF数组的最低位，由于串口发送的是16进制ASCII码，所以要做以下变换。





效果：
如果最低位是0x30，则让三个灯都灭。
如果最低位是0x31，则让LED1,LED2灭，LED0亮。
如果最低位是0x32，则让LED2灭，LED0，LED1亮。
如果最低位是0x33，则三个灯全亮。
把LED0=!LED0;和delay_ms(times);注释，防止干扰
编译仿真

设置虚拟COM口

打开虚拟串口软件Configure Virtual Serial Port Driver





打开后是这个样子





点击Add pair添加串口





虚拟出两个串口：
我的电脑虚拟出了COM1和COM2。其中一个给MDK，一个给串口调试助手。





配置MDK

打开仿真





在Command窗口输如以下语句
MODE COM1 115200,0,8,1
ASSIGN COM1 S1OUT
第一句：虚拟串口1的配置
第二句：将MDK的S1分配给COM1，则COM1被MDK占用，之后要在串口软件中选中COM2（COM1,COM2连接的）





虚拟串口软件Virtual ports出现COM1[115200-N-8-1]表示MDK方面的COM1已经配置好。





配置串口发送软件






由于我们要求数据末尾是0x0d和0x0a，所以要选中“发送新行”和“DTR”。
由于将MDK的S1分配给COM1，则COM1被MDK占用，要在串口软件中选中COM2。
由于波特率，和数据帧的设置要与Keil5软件中设置的相同，即波特率为115200，1位停止位，8位数据位，无奇偶校验。
打开串口。（打开后显示关闭串口）。
调试

输入1234测试

在串口调试助手中输入“1234”，点击发送





在Watch窗口观察USART_RX_BUF[],0位到3位分别存入了1，2，3，4。





观察LED情况

设置断点





运行并观察结果








0、在串口调试助手中发送0，GPIOE.3，GPIOE.4和GPIOE.5全变为高电平。




1、在串口调试助手中发送1，GPIOE.4-5变为高电平，GPIOE.3变为低电平。





2、在串口调试助手中发送2，GPIOE.5变为高电平，GPIOE.3和GPIOE.4变为低电平。





3、在串口调试助手中发送3，GPIOE.3，GPIOE.4和GPIOE.5都变为低电平。
遇到的错误

遇到的错误：





GPIOE的ODR寄存器的第3位有变化但是相应的pin3没有变化，应该是设置GPIO出现的问题，该实验配置GPIO的地方主要是led.c，到led.c函数中查找问题。发现设置GPIO_PIN时出错。
发现错误：





解决：添加GPIO_Pin_3





成功运行









总结

注意点：
每次仿真都需要重新配置虚拟的COM口，即输入以下语句：
MODE COM1 115200,0,8,1
ASSIGN COM1 S1OUT
第一句：虚拟串口1的配置
第二句：将MDK的S1分配给COM1，则COM1被MDK占用，之后要在串口软件中选中COM2。
串口的讲解与修改





串口的编译和仿真