stm32串口通信是如何工作的

stm32-8串口通信


一个串口通信相关

1. 知识点

• stm32串口功能
  
  
  
  
  • 支持同步通信单向和半双工单线通信，也支持LIN（组件网），卡智能和协议IrDA（红外组织数据）SIR ENDEC规范，以及（CTS/RTS）操作。允许多处理器通信。使用多带宽配置的 DMA 方式，可以实现高速数据通信。
    
    
  
  
• 设置参数
  
  
  
  
  • 字长
    
  • 波特率
    
  • 奇偶偶位
    
  • 停止位
    
    
  
  
• 直通线和交叉线
  
  
  
  
  
  • 实现全双工通信，交叉线
    
  • 引出用杜邦线连接
    
    
  
  

2.串口工作过程

• 波特率控制
  
  
  
  
  • 波特率：每秒传输的百分比
    
  • USART_BRR
    
    
  
  
• 收发控制
  
  
  
  
  • USART_CR1-3
    
  • USART_SR
    
    
  
  
• 存储数据转移
  
  
  
  
  
  • 内核或DMA将数据从内存（变量）写入发送数据传感器TDR，发送控制器适时的把数据发送数据传感器TDR加载到传送请求，然后通过串口线Tx位发送
    
    
  
  

  二、分析程序

  1. main函数中调用了USART1的配置函数

/* USART1 config 115200 8-N-1 */ USART1_Config();  
2. 函数USART1_Config()主要完成了以下功能：

  

• 使能USART1的钟
  
• 配置USART1的IO
  
• 配置USART1的工作模式：115200-8-n-1
  
  

下面是追踪到bsp_usart1.c中的函数定义
/** * @brief USART1 GPIO * @param * @retval */void USART1_Config(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; USART_InitTypeDef USART_InitStructure; /* 配置 USART1 时钟 */ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); /* 初始化 USART1 和 GPIOA 的控制器，其中使用了 PA9 和 PA10 的默认 USART1 功能 */ /* USART1 GPIO config */ /* 配置 USART1 Tx (PA.09) 作为替代功能推挽 */ GPIO_InitStructure. GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; /* 五推挽输出模式*/ GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /* 配置 USART1 Rx (PA.10) 作为输入浮动 */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; /*浮空输入模式*/ GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); /* USART1 模式配置 */ USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200; USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); USART_Cmd（USART1，启用）；} USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); USART_Cmd（USART1，启用）；} USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); USART_Cmd（USART1，启用）；}

  跟踪到USART_InitTypeDef 结构体类型的定义

/** * @brief USART 初始化结构定义 */ typedef struct{//波特率 uint32_t USART_BaudRate; /*!< 该成员配置 USART 通信波特率。波特率使用以下公式计算计算公式： - IntegerDivider = ((PCLKx) / (16 * (USART_InitStruct->USART_BaudRate)))))) 容量部分 - FractionalDivider = ((IntegerDivider - ((u32) IntegerDivider)) * 16) + 0.5 */小数部分//数据字节uint16_t USART_WordLength; /*!< 指定帧中传输或接收的数据位数。该参数可以是@ref USART_Word_Length *///停止位数s uint16_t USART_StopBit; /*!< 指定传输的停止位数。该参数可以是@ref USART_Stop_Bits *///奇偶模式的值 uint16_t USART_Parity; /*!< 指定奇偶校验模式。该参数可以为@ref USART_Parity @note 启用奇偶校验时，计算出的奇偶校验插入到传输数据的MSB位置（字长设置为9个数据位时第9位；字长设置为第8位时设置为 8 个数据位）。*/ //接受或发送 uint16_t USART_Mode; /*!< 指定是启用还是禁用接收或传输模式。这个参数可以是@ref USART_Mode的值 *///调用使能失能 uint16_t USART_HardwareFlowControl; /*!< 指定是启用还是禁用硬件流控制模式。该参数可以是@ref USART_Hardware_Flow_Control */} USART_InitTypeDef 的值；计算出的奇偶校验***入到传输数据的 MSB 位置（字长设置为 9 个数据位时的第 9 位；字长设置为 8 个数据位时的第 8 位）。*/ //接受或发送 uint16_t USART_Mode; /*!< 指定是启用还是禁用接收或传输模式。这个参数可以是@ref USART_Mode的值 *///调用使能失能 uint16_t USART_HardwareFlowControl; /*!< 指定是启用还是禁用硬件流控制模式。该参数可以是@ref USART_Hardware_Flow_Control */} USART_InitTypeDef 的值；计算出的奇偶校验***入到传输数据的 MSB 位置（字长设置为 9 个数据位时的第 9 位；字长设置为 8 个数据位时的第 8 位）。*/ //接受或发送 uint16_t USART_Mode; /*!< 指定是启用还是禁用接收或传输模式。这个参数可以是@ref USART_Mode的值 *///调用使能失能 uint16_t USART_HardwareFlowControl; /*!< 指定是启用还是禁用硬件流控制模式。该参数可以是@ref USART_Hardware_Flow_Control */} USART_InitTypeDef 的值；指定是启用还是禁用接收或传输模式。这个参数可以是@ref USART_Mode的值 *///调用使能失能 uint16_t USART_HardwareFlowControl; /*!< 指定是启用还是禁用硬件流控制模式。该参数可以是@ref USART_Hardware_Flow_Control */} USART_InitTypeDef 的值；指定是启用还是禁用接收或传输模式。这个参数可以是@ref USART_Mode的值 *///调用使能失能 uint16_t USART_HardwareFlowControl; /*!< 指定是启用还是禁用硬件流控制模式。该参数可以是@ref USART_Hardware_Flow_Control */} USART_InitTypeDef 的值；

  翻阅32固件库手册找到了Table707，708便是对以上结构体定义的解释

  3. 跟踪其中的USART_Cmd();函数找到了它，函数操作单片机的寄存器实现了对USART1的控制：使能失能

  控制寄存器USART_CR1中的UE位，即USART使能位

/** * @brief 启用或禁用指定的 USART 外设。* @param USARTx：选择 USART 或 UART 外设。* 该参数可以是以下值之一： * USART1、USART2、USART3、UART4 或 UART5。* @param NewState：USARTx 外设的新状态。* 该参数可以是：ENABLE 或 DISABLE。* @retval None */void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState){ /* 检查参数 */ assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx)); assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState)); if (NewState != DISABLE) { /* 通过设置 CR1 寄存器中的 UE 位来启用选定的 USART */ USARTx->CR1 |= CR1_UE_Set; } else { /* 通过清除 CR1 寄存器中的 UE 位禁用选定的 USART */ USARTx->CR1 &= CR1_UE_Reset; }}   
4.

  创作：指用户自己可以改写C的库函数，当链接器检查到用户写了与C库函数相同名字的函数时，优先采用用户写的函数，这样用户就可以实现对库的修改了。

/// 生成c库函数printf到USART1int fputc(int ch, FILE *f){ /* 发送一个字节数据到USART1 */ USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch); /* 等待发送完毕 */ while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); return (ch);}///生成c库函数scanf到USART1int fgetc(FILE *f){ /*等待串口输入数据*/ while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET); return (int)USART_ReceiveData(USART1);}函数USART_SendData发送一个字节数据
/** * @brief 通过 USARTx 外设传输单个数据。* @param USARTx：选择 USART 或 UART 外设。* 该参数可以是以下值之一： * USART1、USART2、USART3、UART4 或 UART5。* @param Data：要传输的数据。* @retval None */void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data){ /* 检查参数 */ assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx)); assert_param(IS_USART_DATA(Data)); /* 传输数据 */ USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF);} 函数USART_ReceiveData：返回 USARTx 最近接收到的数据
/** * @brief 返回 USARTx 外设最近接收的数据。* @param USARTx：选择 USART 或 UART 外设。* 该参数可以是以下值之一： * USART1、USART2、USART3、UART4 或 UART5。* @retval 接收到的数据。*/uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx){ /* 检查参数 */ assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx)); /* 接收数据 */ 返回 (uint16_t)(USARTx->DR & (uint16_t)0x01FF);}

  数据寄存器DR低八位包含发送或接收的数据。因为
它是由两个寄存器组成的一个发送用（TDR），一个给接收用（RDR），该寄存器兼具和写的功能。
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236）。
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。
当使能校验位（USART_CR1种PCE位被置位进行发送时，写到 B 的值根据数据的不同长度，MSB 是第 7 位第 8 位）会被后来的戴位进行发送时，接收到时。到的MSB位是接收到的支票位。

  功能USART_GetFlagStatus是检查指定的USART标志位设置与如下否其中第二个参数是待检查位，还有其他可以检查的位，

  USART_FLAG_CTS CTS 标志位
USART_FLAG_LBD LIN 中断
标志位
USART_FL_TXE 发送完成标志位
USART_FLAG_RXNE 错误接收数据识别非空标志位
USART_FLAG_IDLE 接收总线标志位
USART_FLAG_ORE ART_FLAG_ORE 位
错误
AG_US标志
USART_FLAG_PE 奇偶错误标志位

/** * @brief 检查是否设置了指定的 USART 标志。* @param USARTx：选择 USART 或 UART 外设。* 该参数可以是以下值之一： * USART1、USART2、USART3、UART4 或 UART5。* @param USART_FLAG：指定要检查的标志。* 此参数可以是以下值之一： * @arg USART_FLAG_CTS：CTS 更改标志（不适用于 UART4 和 UART5） * @arg USART_FLAG_LBD：LIN 中断检测标志 * @arg USART_FLAG_TXE：发送数据寄存器空标志 * @arg USART_FLAG_TC : 传输完成标志 * @arg USART_FLAG_RXNE: 接收数据寄存器非空标志 * @arg USART_FLAG_IDLE: 空闲线路检测标志 * @arg USART_FLAG_ORE: 溢出错误标志 * @arg USART_FLAG_NE: 噪声错误标志 * @arg USART_FLAG_FE: 帧错误标志 * @arg USART_FLAG_PE：奇偶校验错误标志 * @retval USART_FLAG 的新状态（SET 或 RESET）。*/FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG){ FlagStatus bitstatus = RESET; /* 检查参数 */ assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx)); 断言参数（IS_USART_FLAG（USART_FLAG））；/* CTS 标志不适用于 UART4 和 UART5 */ if (USART_FLAG == USART_FLAG_CTS) { assert_param(IS_USART_123_PERIPH(USARTx)); } if ((USARTx->SR & USART_FLAG) != (uint16_t)RESET) { bitstatus = SET; } else { bitstatus = RESET; } 返回位状态；} /* 检查参数 */ assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx)); 断言参数（IS_USART_FLAG（USART_FLAG））；/* CTS 标志不适用于 UART4 和 UART5 */ if (USART_FLAG == USART_FLAG_CTS) { assert_param(IS_USART_123_PERIPH(USARTx)); } if ((USARTx->SR & USART_FLAG) != (uint16_t)RESET) { bitstatus = SET; } else { bitstatus = RESET; } 返回位状态；} /* 检查参数 */ assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx)); 断言参数（IS_USART_FLAG（USART_FLAG））；/* CTS 标志不适用于 UART4 和 UART5 */ if (USART_FLAG == USART_FLAG_CTS) { assert_param(IS_USART_123_PERIPH(USARTx)); } if ((USARTx->SR & USART_FLAG) != (uint16_t)RESET) { bitstatus = SET; } else { bitstatus = RESET; } 返回位状态；}