USART—串口常见使用方法及注意事项

串口常用的方式有查询、DMA、中断
更多代码参考EVT中USART相关例程
串口常用的状态位
TXE、TC　　　　默认状态1 发送数据寄存器空、发送完成标志
　　当串口正在发送，TXE、TC为0；当发送完成或还未发送为1，只用一个即可。（单个字节发送）
　　主要区别是
　　1.标志位清除上区别是TXE标志只能通过写数据寄存器清除，TC还可以通过对标志位写0清除。
　　2.TXE是将数据传到移位寄存器后置位，TC是移位寄存器发送完成后置位，所以TXE会比TC快，实测快10%左右。
RXNE　　　　 默认状态0 接收数据寄存器非空
　　当没有收到数据时RXNE为0，当收到数据RXNE为1（单个字节接收）
IDLE 默认状态0 总线空闲
　　当串口在忙IDLE为0，当串口空闲IDLE为1（多个字节）

查询方式
一字节一字节收发，需要CPU等待和读写串口数据，占用CPU最多，结构最简单，适合少量数据收发。
DMA方式
等待和读写都交给DMA，CPU只需要判断DMA标志位，从CPU的角度看是多字节读写，占用CPU最少。
中断方式
一字节一字节收发，需要CPU读写串口，等待由中断机制替代。
三种方式，速度上并无太大区别，速度差距在0.1%以内。

应用举例：串口接收不定长数据
使用DMA接收，用串口IDLE判断一串数据接收完成。
Main.c代码如下

#include "debug.h"
#define RxBufferSize 1024
u8 RxBuffer[RxBufferSize] = {0};//接收缓冲区
void  USART1_IRQHandler(void)  __attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")));//中断声明 RISC-V系列需要注意
int  main ( void )
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure={0};
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure={0};
    NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure={0};
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure = {0};
 
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    Delay_Init();
 
    //开启时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA,  ENABLE );
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,  ENABLE);
 
    //配置GPIO
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =  GPIO_Speed_50MHz ;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =  GPIO_Mode_AF_PP ;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz ;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING ;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
 
    //配置串口
    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_Tx|USART_Mode_Rx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
 
    USART_Cmd(USART1,  ENABLE );//使能串口
 
    //配置DMA
    DMA_DeInit(DMA1_Channel5);
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)(&USART1->DATAR);
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)RxBuffer;
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = RxBufferSize;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
    DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure);
 
    DMA_Cmd(DMA1_Channel5,  ENABLE );//使能通道5
 
    //配置中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd =  ENABLE ;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
 
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);//使能IDLE中断
 
    USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Rx,  ENABLE );//使能串口接收DMA请求
 
    while(1)
    {
    }
}
void USART1_IRQHandler(void)
{
    u16 receive_len=0;
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) !=RESET)//空闲
    {
        USART_ReceiveData(USART1);//清除标志位
 
        receive_len=RxBufferSize-DMA1_Channel5->CNTR;//接收长度
 
        //重新配置DMA参数
        DMA_Cmd(DMA1_Channel5,  DISABLE );
        DMA1_Channel5->MADDR = (u32)RxBuffer;
        DMA1_Channel5->CNTR=RxBufferSize;
        DMA_Cmd(DMA1_Channel5,  ENABLE );
 
        if(receive_len>0)
        {
            RxBuffer[receive_len]='\0';//方便打印
        }
 
        printf("len:%d,data:%s\r\n",receive_len,RxBuffer);
    }
}

需要注意的地方：
1.RISC-V系列，中断必须要这种声明，否则只会进入一次中断，并且声明和函数需要在同一个.c文件中

void  USART1_IRQHandler( void) __attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")));

2.GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure={0};结构体定义时，建议赋值为0，可以避免编译器优化等比较隐蔽的问题。
3.IDLE标志位的清除需要1.读取状态寄存器，2.再读取数据寄存器 来清除，不能直接通过清除标志位的库函数清除，如果在判断IDLE标志位之前，读取了这两个寄存器，则IDLE会被清零，无法进入IDLE的条件语句。各个外设中也有类似，无法直接清除的标志位，具体查看RM手册中各个标志位描述。
4.使用Delay_Us/Ms时，初始化时必须要有Delay_Init();其中除以8的原因是，默认配置计数器的时基是HCLK/8。
5.当信号质量不好时，一串数据传输中间会出现IDLE中断，降低波特率或者改善布线，提高信号质量可以有效解决。