本文以 正点原子-探索者开发板-STM32F407ZGT6为硬件平台进行代码讲解
1. 简介
通用同步异步收发器 (USART) 能够灵活地与外部设备进行全双工数据交换，满足外部设备对工业标准 NRZ 异步串行数据格式的要求。
串口作为 MCU 的重要外部接口，同时也是软件开发重要的调试手段，其重要性不言而喻，现在基本上所有的 MCU 都会带有串口。
- 支持同步单向通信和半双工单线通信；
- 支持 LIN（局域互连网络）、智能卡协议与 IrDA (红外线数据协会）SIR ENDEC 规范，以及调制解调器操作 (CTS/RTS)。
- 支持多处理器通信。
2. 功能解析
2.1 功能框图
接口通过三个引脚从外部连接到其它设备：
- RX： 接收数据输入引脚
- TX： 发送数据输出引脚。
- 如果关闭发送器，该输出引脚模式由其 I/O 端口配置决定。
- 如果使能了发送器但没有待发送的数据，则 TX 引脚处于高电平。
- SW_RX： 在单线和智能卡模式下，USART 电平下，随后在 SW_RX 上接收数据
在同步模式下连接时需要以下引脚：
● SCLK：发送器时钟输出。
该引脚用于输出发送器数据时钟，以便按照 SPI 主模式进行同步发送（起始位和结束位上无时钟脉冲，可通过软件向最后一个数据位发送时钟脉冲）。
RX 上可同步接收并行数据。
在硬件流控制模式下需要以下引脚：
● nCTS：“清除以发送”用于在当前传输结束时阻止数据发送（高电平时）
● nRTS：“请求以发送”用于指示 USART 已准备好接收数据（低电平时）。
2.2 中断
USART 中断事件被连接到相同的中断向量：
● 发送期间：发送完成、清除以发送或发送数据寄存器为空中断。
● 接收期间：空闲线路检测、上溢错误、接收数据寄存器不为空、奇偶校验错误、LIN 断路 检测、噪声标志（仅限多缓冲区通信）和帧错误（仅限多缓冲区通信）
如果相应的使能控制位置 1，则这些事件会生成中断。
中断请求与中断事件列表如下：
2.3 寄存器
1）状态寄存器 (USART_SR)
2）数据寄存器 (USART_DR)
3）波特率寄存器 (USART_BRR)
4）控制寄存器 1 (USART_CR1)
3. 代码示例
代码目标：
利用串口 1 不停的打印信息到电脑上，同时接收从串口发过来的数据，把发送过来的数据直接送回给电脑
1）GPIO复用
USART的Rx和Tx，是复用了GPIO的引脚实现的，因此此处有必要介绍一一下GPIO引脚复用功能
GPIO的详解可参考这里：https://www.cnblogs.com/Jimmy1988/p/17026815.html
//GPIO复用设置
//GPIOx:GPIOA~GPIOI.
//BITx:0~15,代表IO引脚编号.
//AFx:0~15,代表AF0~AF15.
//AF0~15设置情况(这里仅是列出常用的,详细的请见407数据手册,56页Table 7):
//AF0:MCO/SWD/SWCLK/RTC AF1:TIM1/TIM2; AF2:TIM3~5; AF3:TIM8~11
//AF4:I2C1~I2C3; AF5:SPI1/SPI2; AF6:SPI3; AF7:USART1~3;
//AF8:USART4~6; AF9;CAN1/CAN2/TIM12~14 AF10:USB_OTG/USB_HS AF11:ETH
//AF12:FSMC/SDIO/OTG/HS AF13:DCIM AF14: AF15:EVENTOUT
void GPIO_AF_Set(GPIO_TypeDef* GPIOx,u8 BITx,u8 AFx) {
GPIOx->AFR[BITx>>3]&=~(0X0F<<((BITx&0X07)*4)); //复位该bit
GPIOx->AFR[BITx>>3]|=(u32)AFx<<((BITx&0X07)*4); //设置该bit的功能
}
- BITx>>3：在 MDK 里面，AFRL 和 AFRH 被定义成 AFR[2]，其中 AFR[0]代表 AFRL，AFR[1]代表 AFRH。
- AFx<<((BITx&0X07)*4): 设置AF的复用功能到寄存器
因为GPIO在配置AF时候，分成了两组AFL（GPIO每组的[7..0]） & AFH（GPIO每组的[15..8]）
BITx&0X07 : 假设bit为10，那么应该在AFH寄存器中的第3组
x4: 每组由4Bit组成