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  • 实验过程
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  • 参考

STM32-标准库实现中断方式的串口通信

实验任务

使用标准库方式，设置USART1 波特率为115200，1位停止位，无校验位，采用中断方式完成下列任务：

• STM32系统给上位机（win10）连续发送“hello windows！”；
• 当上位机给stm32发送字符串“stop”后，stm32暂停发送“hello windows！”；
• 发送一个字符串“start”后，stm32继续发送。

实验过程

1. 创建好工程后，在Hardware文件夹下新建两个文件：Serial.h 和 Serial.c，用来编写串口收发数据的相关代码。

   

2. 串口通信相关变量和函数介绍：

   • char Serial_RxPacket[]：缓存数组，当单片机接收到的上位机的数据后，存放在这个数组里。
   • uint8_t Serial_RxFlag：判断数据是否全部接收完成，如果上位机发送过来的数据，单片机全部接收完毕，就把这个变量置为1，否则为0。
   • void Serial_Init(void)：串口初始化函数，进行一些串口、引脚和模式的配置。
   • void Serial_SendByte(uint8_t Byte)：单片机给上位机发送一个字节。
   • void Serial_SendString(char *String)：单片机给上位机发送一个字符串。

3. 在Serial.h中编写如下代码：

   #ifndef __SERIAL_H
   #define __SERIAL_H
   
   #include <stdio.h>
   
   extern char Serial_RxPacket[]; // 单片机接收到的上位机的数据，存放在这里
   extern uint8_t Serial_RxFlag; // 判断数据是否全部接收完成
   
   void Serial_Init(void); // 串口初始化函数
   void Serial_SendByte(uint8_t Byte); // 单片机给上位机发送一个字节
   void Serial_SendString(char *String); // 单片机给上位机发送一个字符串
   
   #endif
   

   在Serial.c中对相应变量进行初始化，对相应函数进行实现，代码如下：

   #include "stm32f10x.h"                  // Device header
   #include <stdio.h>
   #include <stdarg.h>
   
   char Serial_RxPacket[100];
   uint8_t Serial_RxFlag;
   
   void Serial_Init(void)
   {
       // 使能USART1和GPIOA的时钟
       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
   
       // 配置USART1的引脚
       GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
       GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;     // 复用推挽输出
       GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;           // USART1的TX引脚
       GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   // GPIO速度
       GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
   
       // 配置USART1的引脚
       GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;       // 输入上拉
       GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;          // USART1的RX引脚
       GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   // GPIO速度
       GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
   
       // 配置USART1
       USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
       USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;                          // 波特率
       USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 无硬件流控
       USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;       // 发送和接收模式
       USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;                   // 无校验
       USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;                // 1个停止位
       USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;           // 数据位长度为8位
       USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
   
       // 使能USART1的接收中断
       USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
   
       // 配置中断分组为第2组
       NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
   
       // 配置USART1接收中断的中断处理函数的优先级
       NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;        // USART1的中断通道
       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;          // 使能中断通道
       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 抢占优先级为1
       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;       // 子优先级为1
       NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
   
       // 使能USART1
       USART_Cmd(USART1, ENABLE);
   }
   
   void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
   {
   	USART_SendData(USART1, Byte);
   	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
   }
   
   void Serial_SendString(char *String)
   {
   	uint8_t i;
   	for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)
   	{
   		Serial_SendByte(String[i]);
   	}
   }
   

4. 中断函数实现：

   本实验选择在中断函数内去接收上位机的数据，并且规定：上位机发送的数据，必须以@为开头，并且结尾要带有换行。

   在Serial.c中继续添加中断函数代码：

   void USART1_IRQHandler(void)
   {
   	static uint8_t RxState = 0;
   	static uint8_t pRxPacket = 0;
   	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)
   	{
   		uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1);
   		
   		if (RxState == 0)
   		{
   			if (RxData == '@' && Serial_RxFlag == 0)
   			{
   				RxState = 1;
   				pRxPacket = 0;
   			}
   		}
   		else if (RxState == 1)
   		{
   			if (RxData == '\r')
   			{
   				RxState = 2;
   			}
   			else
   			{
   				Serial_RxPacket[pRxPacket] = RxData;
   				pRxPacket ++;
   			}
   		}
   		else if (RxState == 2)
   		{
   			if (RxData == '\n')
   			{
   				RxState = 0;
   				Serial_RxPacket[pRxPacket] = '\0';
   				Serial_RxFlag = 1;
   			}
   		}
   		USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
   	}
   }
   

   至此，串口部分的代码就完成了。

5. 在main.c中输入以下代码：

   #include "stm32f10x.h"                  // Device header
   #include "Delay.h"
   #include "Serial.h"
   #include "string.h"
   
   // 如果为0，就持续发送“Hello Windows!”，为1，就停止发送
   static uint8_t sendFlag = 0;
   
   int main(void)
   {
   	Serial_Init();
   	
   	while (1)
   	{
   		if (sendFlag == 0) { 
   			Serial_SendString("Hello Windows!\r\n"); // 给上位机发送信息
   			Delay_ms(1000); // 延时1秒
   		}
   		if (Serial_RxFlag == 1) // 单片机接收完毕
   		{
   			if (strcmp(Serial_RxPacket, "start") == 0) // 上位机发送的数据为“start”
   			{
   				sendFlag = 0;
   			}
   			else if (strcmp(Serial_RxPacket, "stop") == 0) // 上位机发送的数据为“stop”
   			{
   				sendFlag = 1;
   			}
   			Serial_RxFlag = 0;  // 重新等待接收
   		}
   	}
   }
   

6. 实验效果

   

总结体会

通过本次实验，能够实现STM32的串口通信，并能够通过上位机来简单控制单片机的行为。

遇到的困难：起初尝试用HAL库来写，但折腾了一个晚上，改不出来，所以无奈选择了标准库实现。

参考

江科大-USART串口数据包