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学习目标:
STM32的串口(USART)学习 学习产出: 先对比一下USART与UART的区别: USART:通用同步和异步收发器 UART:通用异步收发器 当进行异步时,这两者是没有区别的。区别在于USART比UART多了同步通信功能。这个同步通信功能可以把USART当做SPI来用,比如用USART来驱动SPI设备。 同步是指:发送方发出数据后,等接收方发回响应以后才发下一个数据包的通讯方式。异步是指:发送方发出数据后,不等接收方发回响应,接着发送下个数据包的通讯方式 同步是阻塞模式,异步是非阻塞模式。 其中SPI IIC为同步通信; UART为异步通信, usart为同步&异步通信。 单工、半双工、全双工; 单工数据传输只支持数据在一个方向上传输; 半双工数据传输允许数据在两个方向上传输,但是,在某一时刻,只允许数据在一个方向上传输,它实际上是一种切换方向的单工通信; 全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输,因此,全双工通信是两个单工通信方式的结合,它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。 I2C是半双工,SPI的全双工,uart是全双工。 串口数据的基本组成: 起始位:由一个逻辑0的数据表示 结束位:0.5、 1、 1.5 或者2 有效数据:在起始位后面为有效数据 校验位:数据的抗干扰能性(奇校验和偶校验) 串口功能框图讲解: 1引脚 2数据寄存器 3控制器 4波特率 1、引脚: TX:发送 RX:接收 SCLK:时钟,仅在同步通信时使用 NRTS:请求发送 NCTS:允许发送 2、数据寄存器:数据寄存器(USART_DR) 包含了发送或接收的数据。由于它是由两个寄存器组成的,一个给发送用(TDR),一个给接收 用(RDR),该寄存器兼具读和写的功能。TDR寄存器提供了内部总线和输出移位寄存器之间的 并行接口(参见图248)。RDR寄存器提供了输入移位寄存器和内部总线之间的并行接口。 3、控制寄存器:控制寄存器 1(USART_CR1) 、控制寄存器 2(USART_CR2)和控制寄存器 3(USART_CR3)通过这3个寄存器里面写值来配置串口的工作模式和方式。 某个寄存器中的某个位具体功能: ** USART_CR1 ** 位13 UE:USART使能 (USART enable) 当该位被清零,在当前字节传输完成后USART的分频器和输出停止工作,以减少功耗。该位由 软件设置和清零。 0:USART分频器和输出被禁止; 1:USART模块使能。 位12 M:字长 (Word length) 该位定义了数据字的长度,由软件对其设置和清零 0:一个起始位,8个数据位,n个停止位; 1:一个起始位,9个数据位,n个停止位。 注意:在数据传输过程中(发送或者接收时),不能修改这个位。 位10 PCE:检验控制使能 (Parity control enable) 用该位选择是否进行硬件校验控制(对于发送来说就是校验位的产生;对于接收来说就是校验位 的检测)。当使能了该位,在发送数据的最高位(如果M=1,最高位就是第9位;如果M=0,最高 位就是第8位)插入校验位;对接收到的数据检查其校验位。软件对它置’1’或清’0’。一旦设置了 该位,当前字节传输完成后,校验控制才生效。 0:禁止校验控制; 1:使能校验控制。 位9 PS:校验选择 (Parity selection) 当校验控制使能后,该位用来选择是采用偶校验还是奇校验。软件对它置’1’或清’0’。当前字节 传输完成后,该选择生效。 0:偶校验; 1:奇校验。 位8 PEIE:PE中断使能 (PE interrupt enable) 该位由软件设置或清除。 0:禁止产生中断; 1:当USART_SR中的PE为’1’时,产生USART中断。 位3 TE:发送使能 (Transmitter enable) 该位使能发送器。该位由软件设置或清除。 0:禁止发送; 1:使能发送。 注意:1.在数据传输过程中,除了在智能卡模式下,如果TE位上有个0脉冲(即设置为’0’之后 再设置为’1’),会在当前数据字传输完成后,发送一个“前导符”(空闲总线)。 2.当TE被设置后,在真正发送开始之前,有一个比特时间的延迟。 位2 RE:接收使能 (Receiver enable) 该位由软件设置或清除。 0:禁止接收; 1:使能接收,并开始搜寻RX引脚上的起始位。 控制寄存器 2(USART_CR2) 位13:12 STOP:停止位 (STOP bits) 这2位用来设置停止位的位数 00:1个停止位; 01:0.5个停止位; 10:2个停止位; 11:1.5个停止位; 注:UART4和UART5不能用0.5停止位和1.5停止位。 位8 PEIE:PE中断使能 (PE interrupt enable) 该位由软件设置或清除。 0:禁止产生中断; 1:当USART_SR中的PE为’1’时,产生USART中断。 状态寄存器(USART_SR) 位0 PE: 校验错误 (Parity error) 在接收模式下,如果出现奇偶校验错误,硬件对该位置位。由软件序列对其清零(依次读 USART_SR和USART_DR)。在清除PE位前,软件必须等待RXNE标志位被置’1’。如果 USART_CR1中的PEIE为’1’,则产生中断。 0:没有奇偶校验错误; 1:奇偶校验错误。 波特比率寄存器(USART_BRR) 如果TE或RE被分别禁止,波特计数器停止计数 代码部分 USART初始化结构体: USART.C与USART.H讲解 USART.H #ifndef __USART_H #define __USART_H #include "stm32f10x.h" #include #define DEBUG_USART1 1 #define DEBUG_USART2 0 #define DEBUG_USART3 0 #define DEBUG_USART4 0 #define DEBUG_USART5 0 #if DEBUG_USART1 // 串口1-USART1 #define DEBUG_USARTx USART1 #define DEBUG_USART_CLK RCC_APB2Periph_USART1 #define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd #define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200 // USART GPIO 引脚宏定义 #define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOA) #define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOA #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_9 #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOA #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10 #define DEBUG_USART_IRQ USART1_IRQn #define DEBUG_USART_IRQHandler USART1_IRQHandler #elif DEBUG_USART2 //串口2-USART2 #define DEBUG_USARTx USART2 #define DEBUG_USART_CLK RCC_APB1Periph_USART2 #define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB1PeriphClockCmd #define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200 // USART GPIO 引脚宏定义 #define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOA) #define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOA #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_2 #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOA #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_3 #define DEBUG_USART_IRQ USART2_IRQn #define DEBUG_USART_IRQHandler USART2_IRQHandler #elif DEBUG_USART3 //串口3-USART3 #define DEBUG_USARTx USART3 #define DEBUG_USART_CLK RCC_APB1Periph_USART3 #define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB1PeriphClockCmd #define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200 // USART GPIO 引脚宏定义 #define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOB) #define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOB #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10 #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOB #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_11 #define DEBUG_USART_IRQ USART3_IRQn #define DEBUG_USART_IRQHandler USART3_IRQHandler #elif DEBUG_USART4 //串口4-UART4 #define DEBUG_USARTx UART4 #define DEBUG_USART_CLK RCC_APB1Periph_UART4 #define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB1PeriphClockCmd #define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200 // USART GPIO 引脚宏定义 #define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOC) #define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOC #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10 #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOC #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_11 #define DEBUG_USART_IRQ UART4_IRQn #define DEBUG_USART_IRQHandler UART4_IRQHandler #elif DEBUG_USART5 //串口5-UART5 #define DEBUG_USARTx UART5 #define DEBUG_USART_CLK RCC_APB1Periph_UART5 #define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB1PeriphClockCmd #define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200 // USART GPIO 引脚宏定义 #define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD) #define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOC #define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_12 #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOD #define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_2 #define DEBUG_USART_IRQ UART5_IRQn #define DEBUG_USART_IRQHandler UART5_IRQHandler #endif void USART_Config(void); void Usart_SendByte(USART_TypeDef *pUSARTx, uint8_t data);/* 发送一个字节的数据*/ void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef *pUSARTx, uint16_t data);/* 发送两个字节的数据*/ void Usart_SendArray(USART_TypeDef *pUSARTx, uint8_t *array, uint8_t num);/* 发送8位数据的数组*/ void Usart_SendString(USART_TypeDef *pUSARTx, uint8_t *str);/* 发送字符串*/ #endif #include "usart.h" static void NVIC_Configuration(void) { NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* 嵌套向量中断控制器组选择 */ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); /* 配置USART为中断源 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ; /* 抢断优先级*/ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; /* 子优先级 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; /* 使能中断 */ NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; /* 初始化配置NVIC */ NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); } void USART_Config(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; USART_InitTypeDef USART_InitStructure; // 打开串口GPIO的时钟 DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE); // 打开串口外设的时钟 DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE); // 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //配置引脚为复用模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); // 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//外部给我什么电平就用什么,所用浮空输入 GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); // 配置串口的工作参数 // 配置波特率 USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE; // 配置 针数据字长 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 配置停止位 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; // 配置校验位 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ; // 配置硬件流控制 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 配置工作模式,收发一起 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; // 完成串口的初始化配置 USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);//把这些数据成员写到寄存器里面 // 串口中断优先级配置 NVIC_Configuration(); // 使能串口接收中断 USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);//打开串口总开关 // 使能串口 USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE); } /* 发送一个字节*/ void Usart_SendByte(USART_TypeDef *pUSARTx, uint8_t data) { USART_SendData(pUSARTx, data); while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);//然后检查发送数据寄存器为空 } |
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/* 发送两个字节的数据*/ void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef *pUSARTx, uint16_t data) { uint8_t temp_h, temp_l; temp_h = (data & 0xff00) >> 8; temp_l = (data & 0x00ff); USART_SendData(pUSARTx, temp_h); while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);//然后检查发送数据寄存器(txe)为空 USART_SendData(pUSARTx, temp_l); while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);//然后检查发送数据寄存器(txe)为空 } //注释TXE:发送数据寄存器空 (Transmit data register empty) //当TDR寄存器中的数据被硬件转移到移位寄存器的时候,该位被硬件置位。如果USART_CR1 //寄存器中的TXEIE为1,则产生中断。对USART_DR的写操作,将该位清零。 //0:数据还没有被转移到移位寄存器; //1:数据已经被转移到移位寄存器。 //注意:单缓冲器传输中使用该位。 /* 发送8位数据的数组*/ void Usart_SendArray(USART_TypeDef *pUSARTx, uint8_t *array, uint8_t num) { uint8_t i; for(i = 0; i < num; i++) { Usart_SendByte(pUSARTx, array); } while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) == RESET);//然后检查送完成(tc) } //TC:发送完成 (Transmission complete) //当包含有数据的一帧发送完成后,并且TXE=1时,由硬件将该位置’1’。如果USART_CR1中的 //TCIE为’1’,则产生中断。由软件序列清除该位(先读USART_SR,然后写入USART_DR)。TC //位也可以通过写入’0’来清除,只有在多缓存通讯中才推荐这种清除程序。 //0:发送还未完成; //1:发送完成。 /* 发送字符串*/ void Usart_SendString(USART_TypeDef *pUSARTx, uint8_t *str) { uint8_t i = 0; do { Usart_SendByte(pUSARTx, *(str + i)); i++; }while(*(str+i) != ' |