STM32是如何与外部设备通过串口进行通信的

笔者将讲解STM32与外部设备通过串口通信的方式。
所谓串口通信，其实是一个类似于计算机网络的概念，它有物理层，比如规定用什么线通信，几伏特算高电平，几伏特算低电平。传输层，通信前要发RTS，CTS。每一层都有不同的协议所约束。在STM32中采用的USART就是其中之一。
USART模块由GPIO_InitTypeDef结构体控制，它的定义如下

typedef struct {
u32 USART_BaudRate; // 波特率
u16 USART_WordLength; // 字长
u16 USART_StopBits; // 停止位
u16 USART_Parity; // 校验位
u16 USART_Mode; // USART 模式
u16 USART_HardwareFlowControl; // 硬件流控制
} USART_InitTypeDef;
外部设备的输入输出分别使用GPIOA的9号和10号管脚，因此我们要先把管脚输入输出模式配置好

GPIO_InitTypeDef GPIO_USART_INIT;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
   
GPIO_USART_INIT.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_USART_INIT.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  //最高输出速率 50MHz
GPIO_USART_INIT.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_USART_INIT);
   
GPIO_USART_INIT.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_USART_INIT.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  //最高输出速率 50MHz
GPIO_USART_INIT.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  //浮空输入
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_USART_INIT);


然后我们设置USART，将波特率设置为9600，禁用硬件流控制模式，工作模式允许发送和接收，不设置校验位，数据位为8比特，在帧尾传输1个停止位。

USART_InitTypeDef USART_INIT;
   
USART_INIT.USART_BaudRate = 9600;
USART_INIT.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;  //硬件流控制失能
USART_INIT.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;  //接收/发送使能
USART_INIT.USART_Parity = USART_Parity_No;  //奇偶失能
USART_INIT.USART_StopBits = USART_StopBits_1;  //在帧结尾传输 1 个停止位
USART_INIT.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_Init(USART1,&USART_INIT);
   
USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);


当然，处理器不可能时时刻刻检查串口有没有信息传来，因此我们刚刚学习的中断就派上了用场，如果串口传输了信息，那么则请求中断并进行处理。

NVIC_InitTypeDef NVIC_USART_INIT;
   
NVIC_USART_INIT.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_USART_INIT.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_USART_INIT.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_USART_INIT.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_USART_INIT);
   
USART_Cmd(USART1,ENABLE);


中断回调函数，负责接收信息

u8 RXData;


void USART1_IRQHandler()
{
    if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET)
    {        
        RXData = USART_ReceiveData(USART1);
    }
    USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE|USART_IT_TXE);
}


依然采取防御式编程，只有确信是被中断调用时才进行消息接收，比较坑的一点在于，回调函数的返回值被写死成void类型了，所以必须定义一个外部变量，进行接收值的传输。
输出函数，注意需要等待，直到信息发送完成的flag被设置。

void USART1_SData(u8 Data)
{
    USART_SendData(USART1,Data);
    while(!USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC));
    USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);
}
#ifndef _USART_H
#define _USART_H


#include


void usart_configer();
void USART1_SData(u8 Data);
void USART1_IRQHandler();


extern u8 RXData;


#endif
//usart.h
#include


void usart_configer()
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_USART_INIT;
    USART_InitTypeDef USART_INIT;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_USART_INIT;
   
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
   
    GPIO_USART_INIT.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_USART_INIT.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_USART_INIT.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_USART_INIT);
   
    GPIO_USART_INIT.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_USART_INIT.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_USART_INIT.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_USART_INIT);
   
    //有些参数和串口助手上设置的比较
    USART_INIT.USART_BaudRate = 9600;
    USART_INIT.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_INIT.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
    USART_INIT.USART_Parity = USART_Parity_No;//奇偶模式，不设置奇偶
    USART_INIT.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//停止位
    USART_INIT.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//数据位
    USART_Init(USART1,&USART_INIT);
   
    USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//接收中断
   
    NVIC_USART_INIT.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_USART_INIT.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
    NVIC_USART_INIT.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_USART_INIT.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_USART_INIT);
   
    USART_Cmd(USART1,ENABLE);  
}


void USART1_SData(u8 Data)
{
    USART_SendData(USART1,Data);
    //USART_SendData(USART1,(u8)USART_GetFlagStatus(USART1,USART_IT_TC));
    while(!USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC));//等待发送完毕
    USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC);//清除标志位
}


u8 RXData;


void USART1_IRQHandler()//接收
{
    if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET)//判断是否真的是接收中断  每次接收1byte
    {        
        RXData = USART_ReceiveData(USART1);
    }
    USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE|USART_IT_TXE);//清空中断源（接收中断和发送中断）
}
//usart.c


下面我们进行几个串口通信的实际应用。
实验一：发信实验，让开发板通过串口向电脑发送信息：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    led_configer();
    button_configer();
    usart_configer();
    while(1)
    {
        USART1_SData(0x66);
    }
}
//main.c


实验二：电脑向串口发送0x55时，开灯，电脑向串口发送0x66时，关灯。

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    led_configer();
    button_configer();
    usart_configer();
    while(1)
    {
        if(RXData==0x55)
            lightup(GPIO_Pin_1);
        else if(RXData==0x66)
            shutdown(GPIO_Pin_1);
    }
}
//main.c