小兴教你做平衡小车-stm32程序开发(串口打印)_stm32小车

1 前言

我们在调试的过程中，都比较喜欢直观的数据，这时候我们可以使用芯片的串口功能，把数据打印到电脑上，这样就可以清晰的看到数据的变化。

2 串口打印库函数版本

下面呢，就到串口打印的程序啦。
首先，先分享一下库函数版本的代码。

main.c文件。

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "stdio.h"

int main(void)
{
	RCC->APB2ENR |= (uint32_t)0x00000010;//打开GPIOC时钟
	GPIOC->CRH   &= (uint32_t)0xFF0FFFFF;//使用前清零
	GPIOC->CRH   |= (uint32_t)0x00300000;//配置PC13为推挽输出,最大速度50MHz
	Delay_Init();
	Usart_Init(115200);
	printf("hello world!\r\n");
	while(1)
	{
		GPIOC->BSRR  =  (uint32_t)0x00002000;//PC13引脚输出高电平
		Delay_ms(1800);                       //延时1800ms
		GPIOC->BRR  =   (uint16_t)0x2000;    //PC13引脚输出低电平
		Delay_ms(1800);                       //延时1800ms
	}
}
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usart.c文件。

#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"	
#include "stdio.h"

int fputc(int ch,FILE *f)
{
	USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch);
	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);//等待发送完成
	return ch;
}

void Usart_Init(uint32_t bound)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef  USART_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//打开USART1和GPIOA的时钟
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;        //PA9
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//50MHZ
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);  //初始化PA9引脚
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;        //PA10
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//50MHZ
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  //浮空输入
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);  //初始化PA10引脚
	
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;  //串口波特率
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位为1位
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//发送接收模式
	USART_Init(USART1,&USART_InitStructure); //初始化USART1
	
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);  //使能USART1
}
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usart.h文件。

#ifndef __USART_H
#define __USART_H

#include "stm32f10x.h"

void Usart_Init(uint32_t bound);

#endif
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当我们把需要的代码写好并编译通过后，可以把程序烧录到单片机中。
注意：这里是使用小马哥的下载器和stm32最小系统板，连线如下图所示。

这时候，打开串口助手，按下单片机上的复位按键，即可以看到信息被打印了出来。

当然也可以用逻辑分析仪抓取下芯片的TX引脚发出的波形。

用逻辑分析仪自带的解析工具，对usart的单片机Usart1_Tx(PA9)引脚波形进行解析，可以对着ascii表找到十进制对应的字符即可。

3 串口打印寄存器版本

3.1 配置时钟

	RCC->APB2ENR |= (uint32_t)0x00000004;//打开GPIOA时钟
	RCC->APB2ENR |= (uint32_t)0x00004000;//打开USART1时钟
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打开GPIOA和USART1的时钟。

3.2 配置GPIO功能

PA9(Usart1_Tx)设置为复用推挽输出，速度为50mhz。

	GPIOA->CRH   &= (uint32_t)0xFFFFFF0F;//使用前清零
	GPIOA->CRH   |= (uint32_t)0x000000B0;//配置PB9为复用推挽输出,最大速度50MHz
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PA10(Usart1_Rx)设置为浮空输入。

	GPIOA->CRH   &= (uint32_t)0xFFFFF0FF;//使用前清零
	GPIOA->CRH   |= (uint32_t)0x00000400;//配置PA10为浮空输入
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3.3 配置CR2寄存器

控制CR2寄存器的代码如下，对12、13位进行操作。

	USART1->CR2  &= (uint16_t)0xCFFF; //使用前清零
	USART1->CR2  |= (uint16_t)0x0000; //停止位设置为1位
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3.4 配置CR1寄存器

控制CR2寄存器的代码如下，对2、3、9、10、12位进行操作。

	USART1->CR1  &= (uint16_t)0xE9F3; //使用前清除 M, PCE, PS, TE and RE位
	USART1->CR1  |= (uint16_t)0x000C; //设置一个起始位，8个数据位,无奇偶校验，使能发送，使能接收
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下图是几个关键位的介绍

3.5 配置CR3寄存器

控制CR3寄存器的代码如下，对8、9位进行操作。

	USART1->CR3  &= (uint16_t)0xFCFF; //使用前清除CTSE，RTSE位
	USART1->CR3 |=  (uint16_t)0x0000;    //无硬件数据流控制
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3.6 库函数重要函数分析

在分析官方的usart库的时候，遇到了一个函数，这里解释一下。
RCC_GetClocksFreq(&RCC_ClocksStatus);这个函数主要的功能是得到重要时钟的频率。

通过keil5调试功能可以发现，这个函数主要得到5类频率。
SYSCLK、HCLK、PCLK1、PCLK2、ADCCLK的时钟频率。

下图是stm32单片机的使用的时钟树。自己理解的可能不到位，就不误导大家了。具体参考请看下面的博客。
参考博客：STM32F103时钟树详解

3.7 一些繁琐的计算

在官方给的例程中，这里有一些繁琐的计算操作。这里面其实也有一定的逻辑，并不是毫无意义的。

这里有个寄存器也需要重点关注。其中0-3位是USARTDIV的小数部分，4-15是USARTDIV的整数部分。
参考博客：STM32 USART_Init() 初始化函数中BRR寄存器设置解析

	uint32_t my_tmpreg = 0x00;
	uint32_t my_apbclock = 0x00;
	uint32_t my_integerdivider = 0x00;
	uint32_t my_fractionaldivider = 0x00;
	
	my_apbclock = 72000000; //因为目前使用的外设为Usart1，所以使用PCLK2(时钟频率为72000000)
	my_integerdivider = (25 * my_apbclock) / (4 * 115200);  //3906
	my_tmpreg = (my_integerdivider / 100) << 4; //624
	my_fractionaldivider = my_integerdivider - (100 * (my_tmpreg >> 4)); //6
	my_tmpreg |= ((((my_fractionaldivider * 16) + 50) / 100)) & ((uint8_t)0x0F);  //625
	USART1->BRR = (uint16_t)my_tmpreg;
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第一句my_apbclock = 72000000;因为目前使用的外设为Usart1，所以使用PCLK2(时钟频率为72000000)

第二句my_integerdivider = (25 * my_apbclock) / (4 * 115200);这句代码可以稍微变形一下。假设这里的/不是C语言整除的意思，可以带有小数。
my_integerdivider =(25 * my_apbclock) / (4 * 115200)= (100 * my_apbclock) / (16 * 115200)= 100 * (my_apbclock / (16 * 115200));
下图是数据手册里的解释，可以看出USARTDIV的计算方式。如果此时的波特率为115200，USARTDIV为39.0625。
如果此时的波特率为9600，USARTDIV为468.75。

再回到程序里面，
如果波特率为115200，my_integerdivider 为3906。
如果波特率为9600，my_integerdivider 为46875。

第三句my_tmpreg = (my_integerdivider / 100) << 4;这句话实现了把USARTDIV的整数部分位移置BRR寄存器的bit 15 : 4。

再回到程序里面，
如果波特率为115200，my_tmpreg 为39<<4=624。
如果波特率为9600，my_tmpreg 为468<<4=7488。

第四句my_fractionaldivider = my_integerdivider - (100 * (my_tmpreg >> 4));这句话是确定USARTDIV的小数部分。

再回到程序里面，
如果波特率为115200，my_fractionaldivider 为6。
如果波特率为9600，my_fractionaldivider 为75。

第五句my_tmpreg |= ((((my_fractionaldivider * 16) + 50) / 100)) & ((uint8_t)0x0F);
首先看(((my_fractionaldivider * 16) + 50) / 100)，依然假设这里的/不是C语言整除的意思，可以带有小数。(((my_fractionaldivider * 16) + 50) / 100)=(my_fractionaldivider /100)*16+0.5

下面图片内容来自博客：STM32 USART_Init() 初始化函数中BRR寄存器设置解析

第六句USART1->BRR = (uint16_t)my_tmpreg;意思是向BRR寄存器写入值即可。

3.8 USART使能

	USART1->CR1 |= (uint16_t)0x2000;
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3.9 寄存器代码汇总

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "stdio.h"

int main(void)
{
	uint32_t my_tmpreg = 0x00;
	uint32_t my_apbclock = 0x00;
	uint32_t my_integerdivider = 0x00;
	uint32_t my_fractionaldivider = 0x00;
	
	RCC->APB2ENR |= (uint32_t)0x00000010;//打开GPIOC时钟
	GPIOC->CRH   &= (uint32_t)0xFF0FFFFF;//使用前清零
	GPIOC->CRH   |= (uint32_t)0x00300000;//配置PC13为推挽输出,最大速度50MHz
	Delay_Init();
	
	//串口寄存器版本
	//----------------串口初始化----------------//
	RCC->APB2ENR |= (uint32_t)0x00000004;//打开GPIOA时钟
	RCC->APB2ENR |= (uint32_t)0x00004000;//打开USART1时钟
	
	GPIOA->CRH   &= (uint32_t)0xFFFFFF0F;//使用前清零
	GPIOA->CRH   |= (uint32_t)0x000000B0;//配置PA9为复用推挽输出,最大速度50MHz
	GPIOA->CRH   &= (uint32_t)0xFFFFF0FF;//使用前清零
	GPIOA->CRH   |= (uint32_t)0x00000400;//配置PA10为浮空输入
	
	USART1->CR2  &= (uint16_t)0xCFFF; //使用前清除stop控制位
	USART1->CR2  |= (uint16_t)0x0000; //设置停止位为1位
	
	USART1->CR1  &= (uint16_t)0xE9F3; //使用前清除 M, PCE, PS, TE and RE位
	USART1->CR1  |= (uint16_t)0x000C; //设置一个起始位，8个数据位,无奇偶校验，使能发送，使能接收
	
	USART1->CR3  &= (uint16_t)0xFCFF; //使用前清除CTSE，RTSE位
	USART1->CR3 |=  (uint16_t)0x0000;    //无硬件数据流控制
	
	my_apbclock = 72000000; //因为目前使用的外设为Usart1，所以使用PCLK2(时钟频率为72000000)
	my_integerdivider = (25 * my_apbclock) / (4 * 115200);  //3906
	my_tmpreg = (my_integerdivider / 100) << 4; //624
	my_fractionaldivider = my_integerdivider - (100 * (my_tmpreg >> 4)); //6
	my_tmpreg |= ((((my_fractionaldivider * 16) + 50) / 100)) & ((uint8_t)0x0F);  //625
	USART1->BRR = (uint16_t)my_tmpreg;
	USART1->CR1 |= (uint16_t)0x2000;
	//----------------串口初始化----------------//
	
	//串口库函数版本
	//Usart_Init(115200);
	
	printf("hello world!\r\n");
	while(1)
	{
		GPIOC->BSRR  =  (uint32_t)0x00002000;//PC13引脚输出高电平
		Delay_ms(1800);                       //延时1800ms
		GPIOC->BRR  =   (uint16_t)0x2000;    //PC13引脚输出低电平
		Delay_ms(1800);                       //延时1800ms
	}
}

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