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USART——串口通信(火良哥课堂笔记)_usart串口

usart串口

 

目录

1 串口通信协议简介

物理层 

协议层 

1 RS232标准 

2 USB转串口 (TTL)

3 原生的串口到串口 (TTL->TTL)

4 串口数据包的组成 

2 STM32串口功能框图讲解 

​编辑 1 引脚

 2 数据寄存器——USART_DR

 3 控制器

 4 波特率 

3 代码范例(野火课堂范例)

bsp_usart.h

 bsp_usart.c

main.c

 


1 串口通信协议简介

 

物理层 

规定通信系统中具有机械、电子功能部分的特性,确保原始数据在物理媒体的传输。其实就是硬件部分

协议层 

协议层主要规定协议逻辑,统一收发双方的数据打包、解包标准。其实就是软件部分

1 RS232标准 

RS232标准串口主要用于工业设备直接通信

电平转换芯片一般有MAX3232、SP3232

2 USB转串口 (TTL)

 USB转串口主要用于设备跟电脑通信

电平转换芯片一般有CH340、PL2303、CP2102、FT232

使用的时候电脑端需要安装电平转换芯片的驱动

3 原生的串口到串口 (TTL->TTL)

 原生的串口通信主要是控制器跟串口的设备或者传感器通信,不需要经过电平转换芯片来转换电平,直接就用TTL通信就可以了。例如GPS模块、GSM模块、串口转WIFI模块、HC04蓝牙模块

4 串口数据包的组成 

起始位:由1个逻辑0的数据位表示

结束位:由0.5、1、1.5或者2个逻辑1的数据位表示

有效数据:在起始位后紧接着的就是有效数据,有效数据的长度被约定为5、6、7、8或者9位

校验位:为了数据的抗干扰(可选)。分为奇校验(odd)、偶校验(even)、0校验(space)、1校验(mark)、无校验 (noparity)

奇校验:有效数据和校验位中“1”的个数为奇数

偶校验:有效数据和校验位中“1”的个数为偶数

0校验:不管有效数据中的内容是什么,校验位总是“0”

1校验:不管有效数据中的内容是什么,校验位总是“1”

无校验:数据包中不包含校验位

2 STM32串口功能框图讲解 

 1 引脚

TX:发送数据输出引脚
RX:接收数据输入引脚

SCLK:时钟,仅同步通信时使用

nRTS:请求发送

nCTS:允许发送

 

 2 数据寄存器——USART_DR

 9位有效,包含一个发送数据寄存器TDR和一个接受数据寄存器RDR。

一个地址对应两个物理内存。

 3 控制器

 4 波特率 

每秒钟要发送多少个数据

USART_BRR波特比率寄存器

3 代码范例(野火课堂范例)

1-初始化串口需要的GPIO 

2-初始化串口,USART_InitTypeDef

3-中断配置(接收中断,中断优先级)

4-使能串口

5-编写发送和接收函数

6-编写中断服务函数

bsp_usart.h

  1. #ifndef __BSP_USART_H_
  2. #define __BSP_USART_H_
  3. #include "stm32f10x.h"
  4. #include <stdio.h>
  5. /**
  6. * 串口宏定义,不同的串口挂载的总线和IO不一样,移植时需要修改这几个宏
  7. * 1-修改总线时钟的宏,uart1挂载到apb2总线,其他uart挂载到apb1总线
  8. * 2-修改GPIO的宏
  9. */
  10. #define DEBUG_USART1 1
  11. #define DEBUG_USART2 0
  12. #define DEBUG_USART3 0
  13. #define DEBUG_USART4 0
  14. #define DEBUG_USART5 0
  15. #if DEBUG_USART1
  16. // 串口1-USART1
  17. #define DEBUG_USARTx USART1
  18. #define DEBUG_USART_CLK RCC_APB2Periph_USART1
  19. #define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
  20. #define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200
  21. // USART GPIO 引脚宏定义
  22. #define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOA)
  23. #define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
  24. #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOA
  25. #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_9
  26. #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOA
  27. #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10
  28. #define DEBUG_USART_IRQ USART1_IRQn
  29. #define DEBUG_USART_IRQHandler USART1_IRQHandler
  30. #elif DEBUG_USART2
  31. //串口2-USART2
  32. #define DEBUG_USARTx USART2
  33. #define DEBUG_USART_CLK RCC_APB1Periph_USART2
  34. #define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB1PeriphClockCmd
  35. #define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200
  36. // USART GPIO 引脚宏定义
  37. #define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOA)
  38. #define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
  39. #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOA
  40. #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_2
  41. #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOA
  42. #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_3
  43. #define DEBUG_USART_IRQ USART2_IRQn
  44. #define DEBUG_USART_IRQHandler USART2_IRQHandler
  45. #elif DEBUG_USART3
  46. //串口3-USART3
  47. #define DEBUG_USARTx USART3
  48. #define DEBUG_USART_CLK RCC_APB1Periph_USART3
  49. #define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB1PeriphClockCmd
  50. #define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200
  51. // USART GPIO 引脚宏定义
  52. #define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOB)
  53. #define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
  54. #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOB
  55. #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10
  56. #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOB
  57. #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_11
  58. #define DEBUG_USART_IRQ USART3_IRQn
  59. #define DEBUG_USART_IRQHandler USART3_IRQHandler
  60. #elif DEBUG_USART4
  61. //串口4-UART4
  62. #define DEBUG_USARTx UART4
  63. #define DEBUG_USART_CLK RCC_APB1Periph_UART4
  64. #define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB1PeriphClockCmd
  65. #define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200
  66. // USART GPIO 引脚宏定义
  67. #define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOC)
  68. #define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
  69. #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOC
  70. #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10
  71. #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOC
  72. #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_11
  73. #define DEBUG_USART_IRQ UART4_IRQn
  74. #define DEBUG_USART_IRQHandler UART4_IRQHandler
  75. #elif DEBUG_USART5
  76. //串口5-UART5
  77. #define DEBUG_USARTx UART5
  78. #define DEBUG_USART_CLK RCC_APB1Periph_UART5
  79. #define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB1PeriphClockCmd
  80. #define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200
  81. // USART GPIO 引脚宏定义
  82. #define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD)
  83. #define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
  84. #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOC
  85. #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_12
  86. #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOD
  87. #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_2
  88. #define DEBUG_USART_IRQ UART5_IRQn
  89. #define DEBUG_USART_IRQHandler UART5_IRQHandler
  90. #endif
  91. void USART_Config(void);
  92. void Usart_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx,uint8_t date);
  93. void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef* pUSARTx,uint16_t date);
  94. void Usart_SendArray(USART_TypeDef* pUSARTx,uint8_t *array,uint8_t num);
  95. void Usart_SendStr(USART_TypeDef* pUSARTx,uint8_t *str);
  96. #endif /*__BSP_USART_H_*/

 bsp_usart.c

  1. #include "bsp_usart.h"
  2. static void NVIC_Configuration(void)
  3. {
  4. NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  5. /* 嵌套向量中断控制器组选择 */
  6. NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
  7. /* 配置USART为中断源 */
  8. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;
  9. /* 抢断优先级*/
  10. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
  11. /* 子优先级 */
  12. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
  13. /* 使能中断 */
  14. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  15. /* 初始化配置NVIC */
  16. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
  17. }
  18. /**
  19. * @brief USART GPIO 配置,工作参数配置
  20. * @param 无
  21. * @retval 无
  22. */
  23. void USART_Config(void)
  24. {
  25. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  26. USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
  27. // 打开串口GPIO的时钟
  28. DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
  29. // 打开串口外设的时钟
  30. DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);
  31. // 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
  32. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN;
  33. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  34. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  35. GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
  36. // 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
  37. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN;
  38. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
  39. GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
  40. // 配置串口的工作参数
  41. // 配置波特率
  42. USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;
  43. // 配置 针数据字长
  44. USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
  45. // 配置停止位
  46. USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
  47. // 配置校验位
  48. USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
  49. // 配置硬件流控制
  50. USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
  51. // 配置工作模式,收发一起
  52. USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
  53. // 完成串口的初始化配置
  54. USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);
  55. // 串口中断优先级配置
  56. NVIC_Configuration();
  57. // 使能串口接收中断
  58. USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);
  59. // 使能串口
  60. USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);
  61. }
  62. /*================================发送一个字节=========================*/
  63. void Usart_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx,uint8_t date)
  64. {
  65. USART_SendData(pUSARTx, date);
  66. while(RESET == USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE));//为0跳出
  67. }
  68. /*================================发送两个字节=========================*/
  69. void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef* pUSARTx,uint16_t date)
  70. {
  71. uint8_t temp_h = 0;
  72. uint8_t temp_l = 0;
  73. temp_h = (date & 0XFF00) >> 8;
  74. temp_l = date & 0XFF;
  75. USART_SendData(pUSARTx, temp_h);
  76. while(RESET == USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE));//为0跳出
  77. USART_SendData(pUSARTx, temp_l);
  78. while(RESET == USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE));//为0跳出
  79. }
  80. /*================================发送8位数据的数组=========================*/
  81. void Usart_SendArray(USART_TypeDef* pUSARTx,uint8_t *array,uint8_t num)
  82. {
  83. uint8_t i = 0;
  84. for( i = 0 ;i < num ; i++)
  85. {
  86. Usart_SendByte(pUSARTx, *(array++-1));
  87. }
  88. while( RESET == USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) );
  89. }
  90. /*================================发送字符串=========================*/
  91. void Usart_SendStr(USART_TypeDef* pUSARTx,uint8_t *str)
  92. {
  93. do
  94. {
  95. Usart_SendByte(pUSARTx, *str);
  96. str++;
  97. }while('\0' != *str);
  98. while( RESET == USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) );
  99. }
  100. ///重定向c库函数printf到串口,重定向后可使用printf函数
  101. int fputc(int ch, FILE *f)
  102. {
  103. /* 发送一个字节数据到串口 */
  104. USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);
  105. /* 等待发送完毕 */
  106. while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
  107. return (ch);
  108. }
  109. ///重定向c库函数scanf到串口,重写向后可使用scanf、getchar等函数
  110. int fgetc(FILE *f)
  111. {
  112. /* 等待串口输入数据 */
  113. while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
  114. return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
  115. }

 

main.c

  1. #include "stm32f10x.h" //相当于51的 #include<reg52.h>
  2. #include "bsp_led.h"
  3. #include "bsp_usart.h"
  4. void Delay(uint32_t count)
  5. {
  6. for(;count != 0;count--);
  7. }
  8. int main(void)
  9. {
  10. //uint8_t a[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
  11. USART_Config();
  12. // Usart_SendByte(DEBUG_USARTx,'6');
  13. // Usart_SendHalfWord(DEBUG_USARTx,0xff56);
  14. //Usart_SendArray(DEBUG_USARTx,a,10);
  15. //Usart_SendStr(DEBUG_USARTx,"麻辣毛蛋\n");
  16. printf("麻辣毛蛋!!!\n");
  17. //putchar('p');
  18. while(1)
  19. {
  20. }
  21. }

 

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