在STM32F103 Nano开发板上如何去实现串口打印功能呢

• 1 概述
  
  

1.1 资源概述

开发板：正点原子STM32F103 Nano开发板
CUBEMX版本：1.3.0
MDK版本：5.23
主控芯片型号：STM32F103RBT6

1.2 实现功能

移植官方例程文件，适当修改，在开发板上实现串口功能，并在电脑上位机上实现输出字符串。
1.3 移植原因

正点原子提供的HAL例程里边自带usart/sys/delay三个由正点原子开发的库函数，但是这几个库函数并非HAL函数，而是用标准函数或者直接操作寄存器实现。因此想完全通过HAL函数实现串口功能，充分了解串口的实现过程。官方例程写的非常好，逻辑结构严谨，有各种错误处理机制，特别适合移植和学习。
2 软件适配工作

2.1 STM芯片的命名规则

首先我们了解下STM32的命名规则，如下图，最后两位是封装和温度信息，如果前面的字母数字相同，那么芯片的架构资源就是完全一样，软件就能通用。正点原子的开发板是STM32F103RBT6，我们只要找到STM32F103RB的软件就能适配。





2.2 官方例程下载

ST官方提供非常详细的官方例程，我们登陆ST官网搜索到F103的例程资源，此安装包同时为CUBEMX的资源包。





2.3 官方开发板简述

打开文件夹，一级一级进入菜单，可以看到project文件夹，这个文件夹即为官方例程库，我们进入到UART文件夹，在进入选择STM32F103RB-Nucleo。这个Nucleo是ST官方提供的开发板。如下图，官网可以下载到全套的原理图，PCB，BOM等文件。此开发板集成STLINK V2，但是外设资源只有一个LED灯和一个按键，连高速晶振都没有，不能使用HSE时钟。有预留位置，可以自行购买焊接。此开发板淘宝价格大概80元。单板芯片和正点原子的开发板芯片相同，均为STM32F103RB，可以借用官方例程进行修改移植到正点原子开发板上。

我们使用MDK软件进行开发，打开下述文件夹，打开工程文件。en.stm32cubef1(1.8.0)STM32Cube_FW_F1_V1.8.0ProjectsSTM32F103RB-NucleoExamplesUARTUART_PrintfMDK-ARM，
打开工程文件后的界面如下：





例程使用的是内部的高速时钟HSI，配置为64MHz。我们也可以修改软件相关时钟配置，从而支持外部高速晶振，同时也可以将频率设置为最高的72MHz。





3. 软件修改工作

3.1 文件夹去掉只读属性

在修改前，我们需要将文件夹属性只读去掉，否则打开工程后，很多文件上方会出现一把锁





被锁住的文件将不能进行编辑，代码无法进行修改。





3.2 软件修改

NUCLEO开发板LD2灯对应的GPIO是PB13，正点原子的LED0是PC0，因此我们需要将软件设置里的PB13改为PC0。下图是官方开发板LED部分原理图。当然不改没关系，这里的灯只是用来指示串口收发成功状态用的，如果有错误，LED灯将会亮起。





修改GPIO口的定义

#define LED2_PIN                         GPIO_PIN_0 //这里需要改为端口0，正点原子是PC0
#define LED2_GPIO_PORT                   GPIOC//这里需要改为GPIOC，正点原子是PC0


官方例程LED是输出高有效点亮，正点原子开发板是输出低有效点亮，因此我们需要将例程中所有的LED灯的RESET改为SET，这里不一一例出。


/* Reset PIN to switch off the LED */
HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT[Led],LED_PIN[Led], GPIO_PIN_SET);//这里需要将设为SET，正点原子开发板是输出低有效


同理SET改为RESET，这里不一一例出。


void BSP_LED_On(Led_TypeDef Led)
{
  HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT[Led], LED_PIN[Led], GPIO_PIN_RESET); //这里需要将设为RESET，正点原子开发板是输出低有效
}


在main主函数中，需要将奇校验改为无校验，否则在PC机上的串口将会出现乱码，即使上位机设置了奇校验。这时候需要将数据位多勾选即可解决，即8位数据位+奇偶校验，上位机数据要选择9位。


UartHandle.Init.Parity     = UART_PARITY_NONE; //需要设为无校验，否则在串口调试助手上显示乱码（即使助手上设置了奇偶校验）


3.3程序流程图分析

main.c文件程序流程图如下，每一个函数均有错误处理机制，以及错误后的提醒（将LED2灯点亮）





4 实验结果

按一次开发板的复位按键，可以在上位机上出现对应的信息，main函数只执行一次。我们也可以将printf函数写在while（1）中，实现多次打印。





这个XCOM串口调试助手在WIN10下容易出现崩溃停止响应，这里推荐WIN10官方商店的一个串口调试助手，稳定不崩溃好用。如下图：





5 补充说明

5.1 Readme文档

在使用官方例程时，里边有一个Readme文档，是整个例程的说明书，写的很详细，有助于我们充分理解官方的程序。建议各位动手移植程序前先看下这个文档。





5.2轮询方式printf函数重定义

以串口1为例代码如下

int fputc(int ch, FILE *f)  //轮询方式，超时机制，输出到串口函数重定义
{         
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, sizeof(ch), 0xFFFF);
  return ch;
}
/*HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)*/
int fgetc(FILE *f)   //轮询方式，超时机制，接收到串口函数重定义
{
        uint8_t ch;       
        HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t *)&ch, sizeof(ch), 0xFFFF);       
        return ch;
}
5.3中断方式方式串口发送数据

以串口1为例代码如下
1,定义要发送的数据。
uint8_t string_it[]="Int:hello world!";
2，调用串口发送函数。
HAL_UART_Transmit_IT(&huart2, (uint8_t *)string_it, sizeof(string_it));
5.4DMA方式串口发送数据

以串口1为例代码如下
1,定义要发送的数据。
uint8_t string_dma[]="DMA:hello world!";
2，调用串口发送函数。
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, (uint8_t *)string_dma, sizeof(string_dma));
三者可以混用，如下图所示

        HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, (uint8_t *)string_dma, sizeof(string_dma));


        HAL_Delay(1);


        printf("rnPoling:hello world!rn");


        HAL_UART_Transmit_IT(&huart2, (uint8_t *)string_it, sizeof(string_it));
则输出的结果是





如果将Hal_delay(1)函数注释掉，将只会输出DMA信息，如下图





5.5 main()函数写法

①：printf 可以输出一个任意的字符串，还可以有参数，而putchar只能输出一个字符。
②：printf 的返回值是正常输出的参数的数量，而 putchar 则是是否正常输出
ch=getchar();//输入putchar(ch);//输出        printf(ch);//输出