如何利用STM32的USART1去实现数据的收/发呢

　　前言
　　利用STM32的USART1，实现数据的收/发。本文参照文档为正点原子—库函数版本开发指南、STM32中文参考手册。
　　工具/参考文档
　　使用的编译器：KEIL 4 MDK
　　stm32 USART
　　串口是MCU重要的外部接口，同时也是软件开发过程中常用的调试手段。STM32同样也具有串口，本实验使用的芯片中一共拥有5个串口。
　　寄存器
　　本次实验中使用的串口1（USART1），接下来就着重介绍一下串口的几个重要的寄存器。此内容在STM32中文参考手册的P540.
　　本次实验主要用到状态寄存器（USART_SR）和数据寄存器（USART_DR）
　　状态寄存器（USART_SR）
　　状态寄存器的作用主要是，检测串口的状态。
　　这里我们主要注意第5、6位RXNE和TC。
　　RXNE（读数据寄存器非空），当前位置1，表明已经有数据被接收了，并且可以读出来。这时候我们可以读出USART_DR中的数据，也可向USART_SR寄存器中的RXNE位写入0.
　　TC（发送完成），当改位被置1的时候，说明USART_DR中的数据已经发送完成，可进行下一个数据的发送。如果此位设置了中断，则会产生中断。该位也有两种清零方式1、读USART_DR，写USART_DR。2、直接向改位写0。
　　这里说一下读取串口状态的函数为：
　　FlagStatus USART_GetFlagStatus（USART_TypeDef* USARTx， uint16_t USART_FLAG）；
　　着个函数的第二个入口参数，标志着我们要查看串口的那种状态。如要查看上面这两位的状态。
　　USART_GetFlagStatus（USART1，USART_FLAG_RXNE）;
　　USART_GetFlagStatus（USART1，USART_FLAG_TC）;
　　这些标识在MDK中都有定义：
　　#define USART_IT_PE （（uint16_t）0x0028）
　　#define USART_IT_TXE （（uint16_t）0x0727）
　　#define USART_IT_TC （（uint16_t）0x0626）
　　#define USART_IT_RXNE （（uint16_t）0x0525）
　　#define USART_IT_IDLE （（uint16_t）0x0424）
　　#define USART_IT_LBD （（uint16_t）0x0846）
　　#define USART_IT_CTS （（uint16_t）0x096A）
　　#define USART_IT_ERR （（uint16_t）0x0060）
　　#define USART_IT_ORE （（uint16_t）0x0360）
　　#define USART_IT_NE （（uint16_t）0x0260）
　　#define USART_IT_FE （（uint16_t）0x0160）
　　
　　
　　数据寄存器（USART_DR）
　　
　　
　　串口设置流程
　　串口设置的一般步骤可分为以下几步：
　　串口时钟使能，GPIO 时钟使能
　　串口复位
　　GPIO 端口模式设置
　　串口参数初始化
　　使能串口
　　1、串口时钟使能，GPIO使能
　　通过STM32中文参考手册—2.1 系统构架（P26）图2可以知道USART1挂载在APB2总线上。所以使能函数为：
　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_USART1，ENABLE）；
　　串口1的引脚为RX-PA9，TX-PA10
　　所以GPIO端口时钟使能的是GPIOA。
　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA，ENABLE）；
　　2、串口复位
　　一般在系统刚开始配置外设的时候，都会先执行复位该外设的操作。复位的是在函数 USART_DeInit（）中完成：
　　串口复位函数为：
　　void USART_DeInit（USART_TypeDef* USARTx）;//串口复位
　　USART_DeInit（USART1）;
　　3、GPIO端口模式设置
　　对于复用功能下的 GPIO 模式怎么判定，这个需要查看《中文参考手册 V10》P110 的表格“8.1.11 外设的 GPIO 配置”。
　　
　　GPIO配置代码
　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
　　//在《STM32 中文参考手册 V10》的 P110“8.1.11 外设的 GPIO 配置”中有讲解
　　//USART1_TX PA.9 复用推挽输出
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//引脚pa.9
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速率50Mhz
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
　　GPIO_Init（GPIOA，&GPIO_InitStructure）;//初始化GPIOA.9发送端
　　//USART1_RX PA.10 浮空输入
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//引脚pa.10
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
　　GPIO_Init（GPIOA，&GPIO_InitStructure）;//初始化GPIOA.10接收端
　　4、串口参数初始化
　　串口参数初始化函数：
　　void USART_Init（USART_TypeDef* USARTx， USART_InitTypeDef* USART_InitStruct）；
　　第一个入口参数是指定初始化的串口标号，这里选择USART1。
　　第二个入口参数是一个USART_InitTypeDef类型指针，这个结构体的成员变量用来设置串口的参数。
　　USART_InitTypeDef结构体：
　　typedef struct{
　　uint32_t USART_BaudRate;
　　uint16_t USART_WordLength;
　　uint16_t USART_StopBits;
　　uint16_t USART_Parity;
　　uint16_t USART_Mode;
　　uint16_t USART_HardwareFlowControl;
　　} USART_InitTypeDef;
　　代码实现串口参数设置：
　　USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
　　//USART 初始化设置
　　USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//设置波特率
　　USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8
　　USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
　　USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
　　USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件控制流
　　USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//收发模式
　　USART_Init（USART1，&USART_InitStructure）;//初始化串口1
　　5、使能串口
　　使能串口的函数为：
　　USART_Cmd（USART1，ENABLE）;//使能串口
　　串口数据的接收与发送
　　STM32 的发送与接收是通过数据寄存器 USART_DR 来实现的，这是一个双寄存器，包含了 TDR 和 RDR。当向该寄存器写数据的时候，串口就会自动发送，当收到数据的时候，也是存在该寄存器内。
　　STM32 库函数操作 USART_DR 寄存器发送数据的函数是：
　　void USART_SendData（USART_TypeDef* USARTx， uint16_t Data）;
　　通过该函数向串口寄存器 USART_DR 写入一个数据。
　　STM32 库函数操作 USART_DR 寄存器读取串口接收到的数据的函数是：
　　uint16_t USART_ReceiveData（USART_TypeDef* USARTx）;
　　通过该函数可以读取串口接受到的数据。
　　stm32 中断介绍
　　因为要完成串口接收数据的功能，就需要通过中断来检测上位机是否发送数据。然后在进行数据的接收和后续的反应。所以这里简要说明以下STM32的中断如何设置。详细设置过程在STM32中文参考手册第9章–P130/STM32开发指南-库函数版本—4.5节–P120
　　STM32有60个中断，所以不会像C51那样去使用，要使用STM32的中断首先需要设置中断分组。中断分组在一个工程中只设置一次。STM32将中断分为5组，组0~4.该分组设置由SCB-》ALRCR寄存器的bit0 ~ 8来定义的。分配关系如表：
　　［tr］组AIRCR［10：8］bit［7：4］分配情况分配结果［/tr］01110：40 位抢占优先级，4 位响应优先级
　　11101：31 位抢占优先级，3 位响应优先级
　　21012：22 位抢占优先级，2 位响应优先级
　　31003：13 位抢占优先级，1 位响应优先级
　　40114：04 位抢占优先级，0 位响应优先级
　　这里介绍以下如何判断优先级高低：
　　第一，如果两个中断的抢占优先级和响应优先级都是一样的话，则看哪个中断先发生就先执行；
　　第二，高优先级的抢占优先级是可以打断正在进行的低抢占优先级中断的。而抢占优先级相同的中断，高优先级的响应优先级不可以打断低响应优先级的中断。
　　设置中断分组函数：
　　void NVIC_PriorityGroupConfig（uint32_t NVIC_PriorityGroup）;
　　NVIC_PriorityGroup参数：
　　NVIC_PriorityGroup_0 //分组0
　　NVIC_PriorityGroup_1 //1
　　NVIC_PriorityGroup_2 //2
　　NVIC_PriorityGroup_3 //3
　　NVIC_PriorityGroup_4 //4
　　下面介绍一下比较重要的一个函数，中断初始化函数NVIC_Init，其函数声明为：
　　void NVIC_Init（NVIC_InitTypeDef* NVIC_InitStruct）;
　　NVIC_InitTypeDef是一个结构体，其成员变量有：
　　typedef struct
　　{
　　uint8_t NVIC_IRQChannel; //对应中断通道，也就是定义初始化那个中断
　　uint8_t NVIC_IRQChannelPreemptionPriority; //设置抢占优先级
　　uint8_t NVIC_IRQChannelSubPriority; //设置子优先
　　FunctionalState NVIC_IRQChannelCmd; //该中断是否使能
　　}NVIC_InitTypeDef;
　　如要使能串口1中断，设置抢占优先级为3，子优先为3，则代码为：
　　NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
　　//中断配置 ------中断管理函数章节 4.5 有讲解中断管理相关的知识--P121
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//对应中断通道
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;//抢占优先级为3
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;//子优先级为3
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//IRQ通道使能
　　NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;//中断优先级设置
　　

1. 系统运行开始的时候设置中断分组。确定组号，也就是确定抢占优先级和子优先级的分配位数。调用函数为 NVIC_PriorityGroupConfig（）;
　　2. 设置所用到的中断的中断优先级别。对每个中断调用函数为 NVIC_Init（）;
　　代码
　　uart.c文件完整代码（带注释）：
　　#include “usart.h”
　　#include “sys.h”
　　//加入以下代码，支持print函数，而不需要选择use MicroLIB
　　#if 1
　　#pragma import（__use_no_semihosting）
　　//标准库需要的支持函数
　　struct __FILE
　　{
　　int handle;
　　};
　　FILE __stdout;
　　//定义__sys_exit（）以避免使用半主机模式
　　_sys_exit（int x）{
　　x = x;
　　}
　　//重定义fputc函数
　　int fputc（int ch，FILE *f）{
　　while（（USART1-》SR&0X40）==0）;//循环发送直到发送完毕
　　USART1-》DR = （u8）ch;
　　return ch;
　　}
　　#endif
　　/*使用microLib的方法*/
　　/*
　　int fputc（int ch，FILE *f）{
　　while（USART_GetFlagStatus（USART1，USART_FLAG_TC）==RESET）;
　　USART_SendData（USART1，（uint8_t）ch）;
　　return ch;
　　}
　　int GetKey （void） {
　　while （！（USART1-》SR & USART_FLAG_RXNE））;
　　return （（int）（USART1-》DR & 0x1FF））;
　　}
　　*/
　　#if EN_USART1_RX //如果使能了接收
　　u8 USART_RX_BUF［USART_REC_LEN］;//接收缓冲区，最大USART_REC_LEN个字节。
　　u16 USART_RX_STA = 0;//接收状态标记
　　//串口状态寄存器SR在中文参考手册---P540
　　//对用状态的宏定义在stm32f1ox_uart.h中
　　//串口发送单个字节数据
　　void uart_send_tx（u8 ch）{
　　USART1-》DR = （u16）ch;
　　while（！（USART1-》SR&USART_FLAG_TXE））;
　　//判断这个字节是否移动到移位寄存器中，也就是判断字节数据有没有发送完成
　　}
　　//串口发送多个字节数据
　　void uart_send_tx_s（u8 *pString）{
　　while（*pString ！= ‘’）{
　　uart_send_tx（*pString++）;
　　}
　　}
　　void uart_init（u32 bound）{
　　//GPIO端口配置
　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
　　USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
　　NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
　　//开启对应端口时钟
　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO，ENABLE）;
　　//在《STM32 中文参考手册 V10》的 P110“8.1.11 外设的 GPIO 配置”中有讲解
　　//USART1_TX PA.9 复用推挽输出
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//引脚pa.9
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速率50Mhz
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
　　GPIO_Init（GPIOA，&GPIO_InitStructure）;//初始化GPIOA.9发送端
　　//USART1_RX PA.10 浮空输入
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//引脚pa.10
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
　　GPIO_Init（GPIOA，&GPIO_InitStructure）;//初始化GPIOA.10接收端
　　//中断配置 ------中断管理函数章节 4.5 有讲解中断管理相关的知识--P121
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//对应中断通道
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;//抢占优先级为3
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;//子优先级为3
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//IRQ通道使能
　　NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;//中断优先级设置
　　//USART 初始化设置
　　USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//设置波特率
　　USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8
　　USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
　　USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
　　USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件控制流
　　USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//收发模式
　　USART_Init（USART1，&USART_InitStructure）;//初始化串口1
　　USART_ITConfig（USART1，USART_IT_RXNE，ENABLE）;//开启中断
　　USART_Cmd（USART1，ENABLE）;//使能串口
　　}
　　/*******************************************************************************
　　void USART1_IRQHandler（void）函数是串口 1 的中断响应函数，当串口 1 发生了相应
　　的中断后，就会跳到该函数执行。中断相应函数的名字是不能随便定义的，一般我们都遵
　　循 MDK 定义的函数名。这些函数名字在启动文件 startup_stm32f10x_hd.s 文件中可以找到。
　　**********************************************************************************/
　　void USART1_IRQHandler（void）{ //串口1中断服务程序
　　u8 Res;
　　if（USART_GetFlagStatus（USART1，USART_IT_RXNE）！=RESET）
　　//接收中断（接收到的数据必须以 0x0d 0x0a结尾）
　　{
　　Res = USART_ReceiveData（USART1）; //读取接收到的数据
　　if（（USART_RX_STA&0X8000）==0）{ //接收未完成
　　if（USART_RX_STA&0X4000）{ //接收到了0x0d
　　if（Res！=0x0a）USART_RX_STA=0; //接收错误重新开始
　　else USART_RX_STA|=0X8000;//接收完成
　　//printf（“接收到数据！！”）;
　　}
　　else//还没接收到0x0d
　　{
　　if（Res == 0x0d） //判断接收到到的数据是否为0x0d
　　USART_RX_STA|=0X4000;
　　else{
　　USART_RX_BUF［USART_RX_STA&0X3FFF］=Res;
　　USART_RX_STA++;
　　if（USART_RX_STA》（USART_REC_LEN-1））
　　USART_RX_STA=0;//接收数据错误重新开始接收
　　}
　　}
　　}
　　}
　　}
　　#endif
　　usart.h文件：
　　main#ifndef __USART_H
　　#define __USART_H
　　#include “sys.h”
　　#include “stdio.h”
　　#define USART_REC_LEN 200 //接收最大字节数为200个字节
　　#define EN_USART1_RX 1 //使能-1/禁止-0
　　extern u8 USART_RX_BUF［USART_REC_LEN］;
　　extern u16 USART_RX_STA; //接收状态标志
　　void uart_init（u32 bound）;//端口配置函数
　　void uart_send_tx（u8 ch）;
　　void uart_send_tx_s（u8 *pString）;//发送字符串函数
　　#endif
　　main.c文件
　　#include “sys.h”
　　#include “delay.h”
　　#include “usart.h”
　　#include “led.h”
　　int main（void ）
　　{
　　u8 t = 0;
　　u8 len; //保存接收数据的长度
　　u16 times=0;
　　delay_init（）; //延时函数初始化
　　NVIC_Configuration（）; //设置中断分组，在sys.c文件中，如果不设置的的化默认分组为2
　　uart_init（9600）; //串口初始化，内含中断的初始化
　　LED_Init（）;
　　while（1）{
　　if（USART_RX_STA&0X8000）{ //通过自定义寄存的最高位，判断是否成功收到数据
　　len = USART_RX_STA&0X3FFF; //获得此次接收数据的长度，USART_RX_STA低14位是记录数据长度的。
　　uart_send_tx_s（“发送成功，发送的数据为：rn”）;
　　for（t = 0;t《len;t++）{
　　USART_SendData（USART1，USART_RX_BUF［t］）; //通过库函数发送数据
　　while（USART_GetFlagStatus（USART1，USART_FLAG_TC）！=SET）;//通过获取usart1状态寄存器的第6位确定数据有没有发送成功
　　}
　　printf（“rn”）; //换行
　　USART_RX_STA=0; //发送完成，将状态归零，准备下一次接收数据
　　}
　　else{
　　times++;
　　if（times%100==0） //1秒发送一次消息，
　　uart_send_tx_s（“暂无数据发送！rn”）;
　　if（times%30==0） //0.3秒进入一次，对times求余数
　　LED1 = ~LED1; //闪烁led表示系统正在运行
　　delay_ms（10）;
　　}
　　}
　　}
　　/*************************************************************、
　　stm32串口程序在库函数开发指南的第179页
　　在uart.c文件中的特殊定义：
　　一个接收状态寄存器 USART_RX_STA（此寄存器其实就是一个全局
　　变量，由作者自行添加。由于它起到类似寄存器的功能，这里暂且称之为寄存器）实现对
　　串口数据的接收管理。USART_RX_BUF 的大小由 USART_REC_LEN 定义，也就是一次接
　　收的数据最大不能超过 USART_REC_LEN 个字节。
　　USART_RX_STA：
　　bit15， 接收完成标志
　　bit14， 接收到0x0d
　　bit13~0， 接收到的有效字节数目
　　*************************************************************/
　　调试过程
　　
　　完整工程
　　完整工程可直接编译：
　　程序参考正点原子编写，此文章只作为本人笔记。如对你有帮助，那真是再好不过。今天就到这里goodbye！！