一、简介

1、电平标准

2、串口参数及时序

串口通讯的数据包由发送设备通过自身的 TXD 接口传输到接收设备的 RXD 接口。它由起始位、数据位、校验位以及停止位组成，通讯双方的数据包格式要约定一致才能正常收发数据。

起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平。

数据位：数据帧的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行，8 位或 9 位数据。

校验位：用于数据验证。

停止位：用于数据帧间隔，可由0.5、 1、 1.5或2个高电平表示。

二、STM32的USART

USART通用同步异步收发器，是一个串行通信设备，可以灵活地与外部设备进行全双工数据交换。UART只有异步通信。简单区分同步和异步就是看通信时需不需要对外提供时钟输出，我们平时用的串口通信基本都是 UART。

1、USART功能框图

功能引脚

数据寄存器

USART 数据寄存器(USART_DR)只有低 9 位有效，并且第 9 位数据是否有效要取决USART 控制寄存器 1(USART_CR1)的 M 位设置，当 M 位为 0 时表示 8 位数据字长，当 M位为 1 表示 9 位数据字长，我们一般使用 8 位数据字长。

控制器

使用 USART 之前需要向 USART_CR1 寄存器的 UE 位置 1 使能 USART， UE 位用来开启供给给串口的时钟。发送或者接收数据字长可选 8 位或 9 位，由 USART_CR1 的 M 位控制。

发送器：

当 USART_CR1 寄存器的发送使能位 TE 置 1 时，启动数据发送。停止位时间长短是可以通过 USART 控制寄存器 2(USART_CR2)的 STOP[1:0]位控制。当发送使能位 TE 置 1 之后，发送器开始会先发送一个空闲帧(一个数据帧长度的高平)，接下来就可以往 USART_DR 寄存器写入要发送的数据。在写入最后一个数据后，需要等待 USART 状态寄存器(USART_SR)的 TC 位为 1，表示数据传输完成，如果USART_CR1 寄存器的 TCIE 位置 1，将产生中断。

接收器：

如果将 USART_CR1 寄存器的 RE 位置 1，使能 USART 接收，使得接收器在 RX 线开始搜索起始位。在确定到起始位后就根据 RX 线电平状态把数据存放在接收移位寄存器内。接收完成后就把接收移位寄存器数据移到 RDR 内，并把 USART_SR 寄存器的 RXNE 位置1，同时如果 USART_CR2 寄存器的 RXNEIE 置 1 的话可以产生中断。

小数波特率生成

USART波特率与比特率相等，波特率越大，传输速率越快。USART 的发送器和接收器使用相同的波特率。

波特率计算：

fPLCK 为 USART 时钟， USARTDIV 是一个存放在波特率寄存器(USART_BRR)的一个无符号定点 数。USART1 使用 APB2 总线时钟，最高可达 72MHz，其他 USART 的最高频率为36MHz。

USARTDIV 是一个存放在波特率寄存器(USART_BRR)的 一 个 无符 号 定点 数。 其中DIV_Mantissa[11:0] 位 定义 USARTDIV 的 整 数 部分 ，DIV_Fraction[3:0]位定义 USARTDIV 的小数部分。

校验控制

当使用校验位时，串口传输的长度将是 8 位的数据帧加上 1 位的校验位总共 9 位，此时 USART_CR1 寄存器的 M 位需要设置为1，即 9 数据位。将 USART_CR1 寄存器的 PCE 位置 1 就可以启动奇偶校验控制，接收数据时如果出现奇偶校验位验证失败，会将USART_SR 寄存器

的 PE 位置 1，并可以产生奇偶校验中断。

中断控制

三、USART 初始化结构体

1) USART_BaudRate：波特率设置。一般设置为 2400、 9600、 19200、 115200。标准库函数 会根据设定值计算得到 USARTDIV值，从而设置 USART_BRR 寄存器值。

2) USART_WordLength：数据帧字长，可选 8位或 9位。它设定 USART_CR1寄存器的 M 位的 值。如果没有使能奇偶校验控制，一般使用 8 数据位；如果使能了奇偶校验则一般设置为 9 数 据位。

3) USART_StopBits：停止位设置，可选 0.5 个、 1 个、 1.5 个和 2 个停止位，它设定 USART_CR2 寄存器的 STOP[1:0]位的值，一般我们选择 1 个停止位。

4) USART_Parity ： 奇 偶 校 验 控 制 选 择 。它 设 定USART_CR1 寄存器的 PCE 位和 PS 位的 值。

5) USART_Mode： USART模式选择，有 USART_Mode_Rx和 USART_Mode_Tx，允许使用逻 辑或运算选择两个，它设定 USART_CR1 寄存器的 RE 位和 TE 位。

四、USART 代码编程

编程步骤：

1) 使能 RX 和 TX 引脚 GPIO 时钟和 USART 时钟；

2) 初始化 GPIO，并将 GPIO 复用到 USART 上；

3) 配置 USART 参数；

4) 配置中断控制器并使能 USART 接收中断；

5) 使能 USART；

6) 在 USART 接收中断服务函数实现数据接收和发送。

1、发送数据

void USART_Config(void){USART_InitTypeDef USART_InitStructure;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//开启USART和GPIO时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//GPIO端口配置（发送端口PA9）GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//USART端口配置USART_InitStructure.USART_BaudRate=115200;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx;USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);//USART端口使能USART_Cmd(USART1, ENABLE);}//发送一位数据void Usart_SendByte(uint16_t Byte){USART_SendData(USART1, Byte);//等待数据寄存器中的数据移动到移位寄存器中 USART_SR 位7 TXE//0：数据还没被转移到移位寄存器//1：数据已经被转移到移位寄存器while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);}//发送数组void USART_SendArray(uint8_t *Array,uint16_t Length){uint16_t i;for(i=0;i<Length;i++){Usart_SendByte(Array[i]);}}//发送字符串void USART_SendString(uint8_t *str){uint8_t i;for(i=0;str[i]!='\0';i++){Usart_SendByte(str[i]);}}

2、printf与scanf重定向

在 bsp_usart.c文件中加#include<stdio.h>

int fputc(int ch,FILE *f){Usart_SendByte(ch);return ch;}

int fgetc(FILE* f){//等待串口输入数据while(USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx,USART_FLAG_RXNE)==RESET);return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);}

3、接收数据并发送

void USART_Config(void){USART_InitTypeDef USART_InitStructure;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;//开启USART和GPIO时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//GPIO发送端口PA9配置为推挽复用模式GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//GPIO接收端口PA10配置为上拉输入模式GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);USART_InitStructure.USART_BaudRate=115200;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//使能串口中断USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//使能串口USART_Cmd(USART1, ENABLE);}//中断函数void USART1_IRQHandler(void){uint8_t ucTemp;if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET){ucTemp = USART_ReceiveData(USART1);USART_SendData(USART1,ucTemp); } }

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