12. 串口实验
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一。单片机通信的知识
1. 通信的两种方式
2. 串行通信的三种传输方式
半双工数据发送和接收数据不能同时传输，全双工发送和接收互不影响，数据传输可以同时进行。
3. 串行通信的通信方式
对于同步通信，除了一条数据线以外，还需要一条时钟线，用于传输同步时钟信号，数据的每个位传输都是随着时钟传输。
异步通信没有时钟信号，这就需要通信双方事先要进行约定，比如UART通信要事先约定好波特率，才能保证通信数据的正确。
4. 常见的串行通信接口
5. STM32的串口通信接口
6. UART异步通信方式引脚接线方法
PC机上的DB9接口电平为232电平，不能直接跟单片机上TTL信号连接，两者的电平不兼容。
7. UART异步通信方式的引脚
对于大容量的STM32最多有5个串口。
RXD： 数据输入引脚，接收数据。
TXD： 数据输出引脚，发送数据。
二。UART异步通信的特点
奇偶校验位：比如传输8位数据，其中有3个1，如果是偶校验，因为前面有3个1，就需要在奇偶校验位加一个1，使传输的1为偶数个，如果前面传输的数据有4个1，就在奇偶校验位补0。奇校验则相反，如果前面的数据中有四个1，就需要在奇校验位补一个1，是1成为奇数个，如果前面有奇数个1，就在奇偶校验位补0。
设置奇偶校验是为了提高数据传输的准确率。
三。UART框图
1. 理解数据传输和接收过程。
2. 发送和接收共用一个波特率发生器。
对于STM32F103R8T6只有3个USART，串口1，串口2，串口3.
串口1的时钟来源于PCLK2
串口2-串口4的时钟来源于PCLK1.
PCLKx进来后进入USARTDIV进行分频。分频值的大小由USART_BRR寄存器进行配置。
时钟可以进行整数的分频，还可以进行小数的分频，比如可以 /36，还可以 /36.5（前面只是举了一个例子，实际上小数必须是1/16的整数倍），分频后再除以16，产生的时钟进入发送器时钟或接收器时钟。
SR寄存器发送接收数据过程中的标志位。
CR1寄存器一部分为发送接收使能位，另外还有中断使能位，可以编写中断函数，在中断函数中判断是哪个中断发生了。
四。串口常用的寄存器
1. SR状态寄存器
RXNE：读数据寄存器非空，DR寄存器已经收到数据置1
TC：发送完成，数据发送完成后置1
2. DR寄存器
只用到了位0--位8
3. BRR寄存器
波特率寄存器
用到低16位，低4位USARTDIV的小数部分
位4-位15，USARTDIV的整数部分
PCLK1用于串口2,3,4,5，为36M
PCLK2用于串口1，为72M
4. CR1寄存器
控制寄存器，主要有发送和接收使能，以及相关的中断使能
RE：接收使能
TE：发送使能
RXNEIE：接收缓冲区非空中断使能，在接收到完整的数据后如果在这里使能了中断，就可以产生中断。
五。串口操作常用的相关库函数
六。 串口配置的一般步骤
中断的通道在stm32f10x.h中
USART1的中断通道为USART1_IRQn。
中断文件的格式在启动文件 startup_stm32f10x_hd.s 中。
七。 串口几个重要函数
1.void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct); 串口初始化函数
作用：初始化串口的一些重要参数，包括波特率，奇偶校验位，停止位等
2.void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);
作用：开启相应的串口的中断。
3.void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
作用：使能相应的串口
4.void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
作用：串口发送数据，往串口发送一个数据
5.uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);
作用：串口接收数据
6.void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);
作用：串口复位
7.void USART1_IRQHandler(void) //串口1中断服务函数
{
}
通过以上几个函数就可以实现数据的发送和接收
中断状态的获取，复位相关的一些函数
1. FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
2. void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
3. ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
4. void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
八。串口配置的一般步骤
1) 串口时钟使能，GPIO 时钟使能，需要使能GPIOA和USART1的时钟
2) 串口复位
3) GPIO 端口模式设置
4) 串口参数初始化
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）
6) 使能串口
7) 编写中断处理函数
1. 配置RXD，TXD引脚
发送TXD（PA9）设置为推挽复用输出
接收RXD（PA10）设置为浮空或带上拉输入
在misc.c文件中有中断分组的配置函数
void NVIC_PriorityGroupConfig(uint32_t NVIC_PriorityGroup)
例：串口初始化
void My_USART1_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStru;
USART_InitTypeDef USART_InitStru;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStru;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//USART1时钟来自PCLK2
GPIO_InitStru.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF_PP; //推挽复用输出
GPIO_InitStru.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStru.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStru);
GPIO_InitStru.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
GPIO_InitStru.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStru.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStru);
USART_InitStru.USART_BaudRate = 115200; //波特率为115200
USART_InitStru.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制 为无
USART_InitStru.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx; //工作模式为发送和接收
USART_InitStru.USART_Parity = USART_Parity_No; //没有奇偶校验
USART_InitStru.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一个停止位
USART_InitStru.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长为8（因为没有奇偶校验）
USART_Init(USART1,&USART_InitStru);
USART_Cmd(USART1,ENABLE); //使能串口1
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE); //设置串口中断的类型，这里选择接收缓冲区非空 产生中断
NVIC_InitStru.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //定义在哪个通道，在顶层文件stm32f10x.h文件中 定义
NVIC_InitStru.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStru.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //抢占优先级 0-3
NVIC_InitStru.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //子优先级 0-3
NVIC_Init(&NVIC_InitStru); //设置中断抢占优先级和响应优先级
}
中断服务函数的格式在启动文件startup_stm32f10x_hd.s中定义
voidUSART1_IRQHandler(void)
{
u8 res;
if( USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)) //判断是否是接收到数据产生的中断
{
res = USART_ReceiveData(USART1); //接收数据
USART_SendData(USART1,res); //重新发送回这个数据
}
}
//初始化IO，串口1
//bound：波特率为入口参数
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的时钟
USART_DeInit(USART1); //复位串口1
//USART1_TX PA.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PA9
//USART1_RX PA.10
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化PA10
//USART 初始化设置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率一般设置为9600;
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
#if EN_USART1_RX //如果使能了接收
//注：在usart.h头文件中定义了
//#define EN_USART1_RX 1 //使能（1），禁止（0）串口1中断接收
//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NVIC寄存器
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启接收中断，接收数据时产生中断
#endif
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口
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