STM32CubeMX之串口配置

STM32CubeMX之串口配置

  串口通信是一种设备间非常常用的​​串行通信​​方式，以比特位的形式发送或接收数据，电子工程师经常使用这种方式来调试数据。本章节我们将学习串口发送和接收数据。STM32F103C8开发板通过串口协议和上位机软件对话，实现设备间的数据传输。

1.串口简介

      通用同步异步收发器(USART)提供了一种灵活的方法与使用工业标准NRZ异步串行数据格式的外部设备之间进行全双工数据交换。 USART利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。它支持同步单向通信和半双工单线通信，也支持LIN(局部互连网)，智能卡协议和IrDA(红外数据组织)SIR ENDEC规范，以及调制解调器(CTS/RTS)操作。它还允许多处理器通信。使用多缓冲器配置的DMA方式，可以实现高速数据通信。

      串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。本次所所使用开发板为mini USB串口，有3个分别为USART1、USART2和USART3。我们将以串口1为例完成开发板与上位机之间通讯。

2.串口特性

1. 全双工：串行发送TX和串行接收RX（发送数据和接收数据不会相互干扰）；
2. 异步通信：一帧数据包含起始位，数据位，（校验位）停止位；
3. 最高通信速率：4.5Mbit/s

3.串口功能概述

      任何USART双向通信至少需要两个脚：接收数据输入(RX)和发送数据输出(TX)。

• RX：接收数据串行输。通过过采样技术来区别数据和噪音，从而恢复数据。
• TX：发送数据输出。当发送器被禁止时，输出引脚恢复到它的I/O端口配置。当发送器被激活，并且不发送数据时， TX引脚处于高电平。在单线和智能卡模式里，此I/O口被同时用于数据的发送和接收。
• 总线在发送或接收前应处于空闲状态。
• 一个起始位。
• 一个数据字(8或9位)，最低有效位在前。
• 0.5， 1.5， 2个的停止位，由此表明数据帧的结束。
• 使用分数波特率发生器 —— 12位整数和4位小数的表示方法。
• 一个状态寄存器(USART_SR)。
• 数据寄存器(USART_DR)。
• 一个波特率寄存器(USART_BRR)， 12位的整数和4位小数。
• 一个智能卡模式下的保护时间寄存器(USART_GTPR)。​

​

4.串口特性描述

     1.串口是全双工通讯，串行发送TX和串行接收RX（发送数据和接收数据不会相互干扰）；

    2.异步通信方式，一帧数据包含起始位，数据位，（校验位）停止位；

    3.最高通信速率：4.5Mbit/s

      字长可以通过编程USART_CR1 寄存器中的M位，如下图。在起始位期间， TX脚处于低电平，在停止位期间处于高电平。

     空闲符号被视为完全由’1’组成的一个完整的数据帧，后面跟着包含了数据的下一帧的开始位(‘1’的位数也包括了停止位的位数)。

     断开符号 被视为在一个帧周期内全部收到’0’(包括停止位期间，也是’0’)。在断开帧结束时，发送器再插入1 或2个停止位(‘1’)来应答起始位。

    发送和接收由一共用的波特率发生器驱动，当发送器和接收器的使能位分别置位时，分别为其产生时钟。

5.硬件接口

  使用跳线帽将PA9与CH340_RXD相连，PA10与CH340_TXD相连。

6.软件设计

 打开STM32CbeMX软件，配置串口串口、开启串口中断。

  串口1配置:全双工异步通信、波特率为115200、8个数据位、1个停止位、无校验位

  优先级分组设置：2位抢占优先级2位副优先级

7.生成代码

• 基本参数配置示例
    波特率、数据位、停止位、校验位

void MX_USART1_UART_Init(void)
{

  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200; //波特率
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;//数据位
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;//停止位
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;//校验位
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;//开启发送和接收功能
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

}

•  中断和硬件接口配置

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(uartHandle->Instance==USART1)
  {
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */
    uartHandle->Instance->CR1|=1<<5;//接收中断
  //  __HAL_UART_ENABLE_IT(uartHandle, UART_IT_RXNE);//开启接收中断
  /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */
    /* USART1 clock enable */
    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    /**USART1 GPIO Configuration
    PA9     ------> USART1_TX
    PA10     ------> USART1_RX
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    /* USART1 interrupt Init */
    HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */
  /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */
  }
}

• 中断服务函数示例

  HAL库将所有的中断服务函数都保存在stm32f1xx_it.c中。

  串口1中断服务函数:

void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
  u8 c;
  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
  if(HAL_UART_GetState(&huart1) == HAL_UART_STATE_READY)//是否为串口接收中断
  {
    c=huart1.Instance->DR;//中断接收一个字符
    
    if(usart1_cnt<200 && !usart1_flag)
    {
      usart1_rx_buff[usart1_cnt]=c;
      if(c=='\n')
      {
        usart1_rx_buff[usart1_cnt-1]='\0';
        usart1_flag=1;
      }
      else usart1_cnt++;
    }
    else usart1_flag=1;
  }
  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

• printf函数重定向

      为了方便硬件代码调试，可以通过串口完成printf函数重定向，修改底层fputc函数，将向标准输出的终端打印信息修改为向串口调试助手打印。

int fputc(int c, FILE *stream)
{
  HAL_UART_Transmit(&huart1,(u8 *)&c,1,10);
  return c;
}

• 主函数

     主函数主要实现功能为通按键控制蜂鸣器开关，利用串口打印按键状态信息。通过串口中断实时处理串口接收信息。

key=KEY_GetVal();
if(key)
{
HAL_GPIO_WritePin(BEEP_GPIO_Port,BEEP_Pin,GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(50);
HAL_GPIO_WritePin(BEEP_GPIO_Port,BEEP_Pin,GPIO_PIN_RESET);
printf("串口发送数据测试,key=%d\n",key);
}

• 运行结果: