什么是串口？如何利用串口控制小灯？

一、说明

写本文目的是从 对串口知识了解不清或刚接触的朋友 的角度出发，帮助此类朋友了解掌握串口的配置与使用。
前面介绍三组串口的具体配置，文章最后举一个例子：串口控制小灯。
二、串口的简单介绍

什么是串口？
简单来说就是实现printf(""),getchar()等函数，即实现字符或字符串的接收发送，从而实现通讯。
其中串口又分为：USART（同步异步收发器）——全双工数据交换 和 UART(异步收发器）——只有异步传输功能，本文只介绍三个USART的配置与使用。
三、串口中断功能的流程图（从右到左看）


四、有关管脚的电路原理图介绍


如上图所示：该板子具有三组串口接口(TX为发送引脚，RX为接收引脚），分别对应：
RX1/TX1 ——> PA10/PA9 ——> USART1
RX2/TX2 ——> PA3/PA2 ——> USART2
RX3/TX3 ——> PB11/PB10 ——> USART3
[tr]引脚USART1USART2USART3[/tr]

TX	PA9	PA2	PB10
RX	PA10	PA3	PB11
时钟线	APB2	APB1	APB1
中断函数名	USART1_IRQHandler(void)	USART2_IRQHandler(void)	USART3_IRQHandler(void)

五、代码配置
1.USART1
(1)发送、接收管脚配置和串口配置


void USART1_Config(void)  
{  
          GPIO_InitTypeDef x;
        USART_InitTypeDef y;
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);                //开启管脚PA9,PA10对应的时钟
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);                //开启串口USART1的时钟,注意：**APB2**
       
        x.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;
        x.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
        x.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOA,&x);                                //配置发送引脚——选择管脚9，模式为复用推挽输出(因为是发送引脚），频率为50MHz,初始化到GPIOA
       
        x.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
        x.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
        GPIO_Init(GPIOA,&x);                                //配置接收引脚——选择管脚10，模式为浮空输入(因为是接收引脚），输入模式不用配置频率,初始化到GPIOA
       
        y.USART_BaudRate=9600;                                                                                        //配置波特率9600/115200等，具体看你的硬件配置要求
        y.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;                                                        //配置数据位8位
        y.USART_StopBits=USART_StopBits_1;                                                                //配置停止位为1
        y.USART_Parity=USART_Parity_No;                                                                        //奇偶校验位为无校验
        y.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;                //配置硬件控制流选择为无
        y.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;                                                //配置串口模式为接收和发送
        USART_Init(USART1,&y);                                //初始化到USART1
       
        USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);                //开启窗口接收中断（即当发生接收数据或发送数据时将触发对应的中断处理函数）
        USART_Cmd(USART1,ENABLE);                        //使能USART1,也就是打开USART1功能
       
        NVIC_Configuration();                            //中断优先级配置
}

NVIC_ PriorityGroup0（0位用于抢占优先级 4位用于子优先级）	0	0~15
NVIC_ PriorityGroup1（1位用于抢占优先级 3位用于子优先级）	0~1	0~7
NVIC_ PriorityGroup2（2位用于抢占优先级 2位用于子优先级）	0~3	0~3
NVIC_ PriorityGroup3（3位用于抢占优先级 1位用于子优先级）	0~7	0~1
NVIC_ PriorityGroup4（4位用于抢占优先级 0位用于子优先级）	0~15	0

void NVIC_Configuration()
{
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;       
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);                                //配置分组为组2
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;                                //配置中断源为USART1
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;                //配置主优先级
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;                                //配置子优先级
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                                //中断使能
        NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);                //初始化NVIC
}

(3)中断处理函数


void USART1_IRQHandler(void)  
{  
          u8 res;  
        if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET)                  //若当前USART1的状态为接收
        {
                res= USART_ReceiveData(USART1);                   //读取此时接收的数据
                USART_SendData(USART1,res);                                //将数据重新发回去，用于告诉它接收成功
        }
}


（4)重定向收发函数（在 keil 的 C 标准函数中类似 printf 等函数并没有实现其底层，程序开发者需要重定向其中的 fgets 与 fputs 函数后可使用 printf、scanf、gets、puts 等标准函数，记得加#include "stdio.h"哦）


#include "stdio.h"
int fputc(int ch,FILE *f)
{
        USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch);                //发送一个字符
        while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);        //直到发送完毕
        return (ch);       
}
int fgetc(FILE *f)
{
        while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE)==RESET);        //直到接收完毕
        return (int)USART_ReceiveData(USART1);
}


（5）最后主函数


int main(void)  
{  
        USART1_Config();
          while(1);
}


这样一个完整的串口配置使用就实现了哦！！！
接下来同样的步骤，来用其他两组串口也实现该功能吧


2.USART2
(1)发送、接收管脚配置和串口配置


void USART2_Config(void)  
{  
          GPIO_InitTypeDef x;
        USART_InitTypeDef y;
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);                //注意**APB1**，**USART2**
       
        x.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2;
        x.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
        x.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOA,&x);
       
        x.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3;
        x.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
        GPIO_Init(GPIOA,&x);
       
        y.USART_BaudRate=9600;
        y.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
        y.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
        y.USART_Parity=USART_Parity_No;
        y.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
        y.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
        USART_Init(USART2,&y);
       
        USART_ITConfig(USART2,USART_IT_RXNE,ENABLE);
        USART_Cmd(USART2,ENABLE);
       
        NVIC_Configuration();   
}


（2）配置中断优先级


void NVIC_Configuration()
{
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;       
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);       
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;                //注意：**USART2_IRQn**
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
        NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}


(3)中断处理函数


void USART2_IRQHandler(void)                  //注意：**USART2_IRQHandler**
{  
          u8 res;  
        if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE)!=RESET)  
        {
                res= USART_ReceiveData(USART2);   
                USART_SendData(USART2,res);       
  }  
}


（4)重定向收发函数（记得加#include "stdio.h"哦）


#include "stdio.h"
int fputc(int ch,FILE *f)
{
        USART_SendData(USART2,(uint8_t)ch);
        while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TXE)==RESET);
        return (ch);
}
int fgetc(FILE *f)
{
        while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_RXNE)==RESET);
        return (int)USART_ReceiveData(USART2);
}


（5）最后主函数


int main(void)  
{  
        USART2_Config();
          while(1);
}


2.USART3
(1)发送、接收管脚配置和串口配置


void USART3_Config(void)  
{  
  GPIO_InitTypeDef x;
        USART_InitTypeDef y;
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);                //注意：**GPIOB**
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3,ENABLE);                //注意：**APB1**，**USART3**
       
        x.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
        x.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
        x.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOB,&x);                        //注意：**GPIOB**
       
        x.GPIO_Pin=GPIO_Pin_11;
        x.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
        GPIO_Init(GPIOB,&x);                        //注意：**GPIOB**
       
        y.USART_BaudRate=9600;
        y.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
        y.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
        y.USART_Parity=USART_Parity_No;
        y.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
        y.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
        USART_Init(USART3,&y);
       
        USART_ITConfig(USART3,USART_IT_RXNE,ENABLE);
        USART_Cmd(USART3,ENABLE);
       
        NVIC_Configuration();   
}




（2）配置中断优先级


void NVIC_Configuration()
{
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;       
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);       
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;                //注意：**USART3_IRQn**
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
        NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
}


(3)中断处理函数


void USART3_IRQHandler(void)                  //注意：**USART3_IRQHandler**
{  
        u8 res;  
        if(USART_GetITStatus(USART3,USART_IT_RXNE)!=RESET)  
        {
                res= USART_ReceiveData(USART3);   
                USART_SendData(USART3,res);       
  }  
}


（4)重定向收发函数（记得加#include "stdio.h"哦）


#include "stdio.h"
int fputc(int ch,FILE *f)
{
        USART_SendData(USART3,(uint8_t)ch);
        while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TXE)==RESET);
        return (ch);
}
int fgetc(FILE *f)
{
        while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_RXNE)==RESET);
        return (int)USART_ReceiveData(USART3);
}
（5）最后主函数


int main(void)  
{  
        USART3_Config();
          while(1);
}


六、最后来个串口控制小灯例子

（1）配置串口（上面三组随便选一组，这里以组1-PA9,PA10为例）
（2）初始化小灯（我的STM32控制LED灯的管脚为PC13）


void LED_GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);   
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}


（3）小灯控制函数


void LED_G(uint8_t n)                    //LED_G(0): 灯亮            LED_G(1):灯灭
{
    if(n)
                GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);
    else
                GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_13);
}


（4）修改主函数


#include "stm32f10x.h"


int main(void)  
{  
    USART_Config();
    LED_GPIO_Config();
    while(1);
}


（5）修改串口中断函数


void USART1_IRQHandler(void)    //如果串口发送‘0’则灯亮，（若其他数据）否则灯灭
{  
    u8 res;  
    if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET)  
    {
        res= USART_ReceiveData(USART1);   
        USART_SendData(USART1,res);
        if(res=='0')
        {
            LED_G(0);
        }
        else
        {
            LED_G(1);
        }        
  }  
}