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USART串口通信

时间:2024-02-04 21:23:12浏览次数:33  
标签:USART 通信 发送 InitStructure 串口 GPIO Serial

一.通信接口

半双工(Half Duplex):数据传输指数据可以在一个信号载体的两个方向上传输,
但是不能同时传输
全双工(Full Duplex):是指在通信过程中,数据可以在两个方向上同时传输的一 种模式。
SCL,SCLK为时钟线,I2C,SPI为同步通信
USART CAN USB无时钟线,为异步通信,需要约定采样频率,并需要加入帧头帧尾,进行采样位置的对齐
USART I2C SPI需要接GND引脚,为单端电平
CAN和USB靠两个差分引脚的电压差传输信号

二.串口通信

三.硬件电路

四.电平标准

五.串口参数及时序

串口空闲状态为高电平,发送的起始位必须为低电平
若发送0x0F,即发送0000 1111,将数据从右到左放在起始位后,放在发送引脚上

校验位分为奇校验和偶校验或者无校验
选择奇校验时,包括校验位内的9个数据会出现奇数个1,如果前8位有偶数个1,则在校验位补1,如果前9位有奇数个1,则在校验位补0

六.USART简介

七.USART框图

八.USART结构图

九.停止位


有1、1.5、2、0.5四种停止位长度

十.输入模式下起始位侦测&数据采样


十一.波特率发生器

串口发送参考代码:

void Serial_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);	//开启USART1的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA9引脚初始化为复用推挽输出
	
	/*USART初始化*/
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;					//定义结构体变量
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;				//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;	//硬件流控制,不需要
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;			//模式,选择为发送模式
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;		//奇偶校验,不需要
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;	//停止位,选择1位
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;		//字长,选择8位
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);				//将结构体变量交给USART_Init,配置USART1
	
	/*USART使能*/
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);								//使能USART1,串口开始运行
}

/**
  * 函    数:串口发送一个字节
  * 参    数:Byte 要发送的一个字节
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
	USART_SendData(USART1, Byte);		//将字节数据写入数据寄存器,写入后USART自动生成时序波形
	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);	//等待发送完成
	/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位,故此循环后,无需清除标志位*/
}

/**
  * 函    数:串口发送一个数组
  * 参    数:Array 要发送数组的首地址
  * 参    数:Length 要发送数组的长度
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{
	uint16_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)		//遍历数组
	{
		Serial_SendByte(Array[i]);		//依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
	}
}

/**
  * 函    数:串口发送一个字符串
  * 参    数:String 要发送字符串的首地址
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_SendString(char *String)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组(字符串),遇到字符串结束标志位后停止
	{
		Serial_SendByte(String[i]);		//依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
	}
}

/**
  * 函    数:次方函数(内部使用)
  * 返 回 值:返回值等于X的Y次方
  */
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
	uint32_t Result = 1;	//设置结果初值为1
	while (Y --)			//执行Y次
	{
		Result *= X;		//将X累乘到结果
	}
	return Result;
}

/**
  * 函    数:串口发送数字
  * 参    数:Number 要发送的数字,范围:0~4294967295
  * 参    数:Length 要发送数字的长度,范围:0~10
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)		//根据数字长度遍历数字的每一位
	{
		Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');	//依次调用Serial_SendByte发送每位数字
	}
}

/**
  * 函    数:使用printf需要重定向的底层函数
  * 参    数:保持原始格式即可,无需变动
  * 返 回 值:保持原始格式即可,无需变动
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	Serial_SendByte(ch);			//将printf的底层重定向到自己的发送字节函数
	return ch;
}

/**
  * 函    数:自己封装的prinf函数
  * 参    数:format 格式化字符串
  * 参    数:... 可变的参数列表
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
	char String[100];				//定义字符数组
	va_list arg;					//定义可变参数列表数据类型的变量arg
	va_start(arg, format);			//从format开始,接收参数列表到arg变量
	vsprintf(String, format, arg);	//使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中
	va_end(arg);					//结束变量arg
	Serial_SendString(String);		//串口发送字符数组(字符串)
}

串口接收参考代码

uint8_t Serial_RxData;		//定义串口接收的数据变量
uint8_t Serial_RxFlag;		//定义串口接收的标志位变量

/**
  * 函    数:串口初始化
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);	//开启USART1的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA9引脚初始化为复用推挽输出
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA10引脚初始化为上拉输入
	
	/*USART初始化*/
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;					//定义结构体变量
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;				//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;	//硬件流控制,不需要
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;	//模式,发送模式和接收模式均选择
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;		//奇偶校验,不需要
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;	//停止位,选择1位
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;		//字长,选择8位
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);				//将结构体变量交给USART_Init,配置USART1
	
	/*中断输出配置*/
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);			//开启串口接收数据的中断
	
	/*NVIC中断分组*/
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);			//配置NVIC为分组2
	
	/*NVIC配置*/
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;					//定义结构体变量
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;		//选择配置NVIC的USART1线
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//指定NVIC线路使能
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;		//指定NVIC线路的抢占优先级为1
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;		//指定NVIC线路的响应优先级为1
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);							//将结构体变量交给NVIC_Init,配置NVIC外设
	
	/*USART使能*/
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);								//使能USART1,串口开始运行
}

/**
  * 函    数:串口发送一个字节
  * 参    数:Byte 要发送的一个字节
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
	USART_SendData(USART1, Byte);		//将字节数据写入数据寄存器,写入后USART自动生成时序波形
	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);	//等待发送完成
	/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位,故此循环后,无需清除标志位*/
}

/**
  * 函    数:串口发送一个数组
  * 参    数:Array 要发送数组的首地址
  * 参    数:Length 要发送数组的长度
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{
	uint16_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)		//遍历数组
	{
		Serial_SendByte(Array[i]);		//依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
	}
}

/**
  * 函    数:串口发送一个字符串
  * 参    数:String 要发送字符串的首地址
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_SendString(char *String)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组(字符串),遇到字符串结束标志位后停止
	{
		Serial_SendByte(String[i]);		//依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
	}
}

/**
  * 函    数:次方函数(内部使用)
  * 返 回 值:返回值等于X的Y次方
  */
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
	uint32_t Result = 1;	//设置结果初值为1
	while (Y --)			//执行Y次
	{
		Result *= X;		//将X累乘到结果
	}
	return Result;
}

/**
  * 函    数:串口发送数字
  * 参    数:Number 要发送的数字,范围:0~4294967295
  * 参    数:Length 要发送数字的长度,范围:0~10
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i ++)		//根据数字长度遍历数字的每一位
	{
		Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');	//依次调用Serial_SendByte发送每位数字
	}
}

/**
  * 函    数:使用printf需要重定向的底层函数
  * 参    数:保持原始格式即可,无需变动
  * 返 回 值:保持原始格式即可,无需变动
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	Serial_SendByte(ch);			//将printf的底层重定向到自己的发送字节函数
	return ch;
}

/**
  * 函    数:自己封装的prinf函数
  * 参    数:format 格式化字符串
  * 参    数:... 可变的参数列表
  * 返 回 值:无
  */
void Serial_Printf(char *format, ...)
{
	char String[100];				//定义字符数组
	va_list arg;					//定义可变参数列表数据类型的变量arg
	va_start(arg, format);			//从format开始,接收参数列表到arg变量
	vsprintf(String, format, arg);	//使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中
	va_end(arg);					//结束变量arg
	Serial_SendString(String);		//串口发送字符数组(字符串)
}

/**
  * 函    数:获取串口接收标志位
  * 参    数:无
  * 返 回 值:串口接收标志位,范围:0~1,接收到数据后,标志位置1,读取后标志位自动清零
  */
uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{
	if (Serial_RxFlag == 1)			//如果标志位为1
	{
		Serial_RxFlag = 0;
		return 1;					//则返回1,并自动清零标志位
	}
	return 0;						//如果标志位为0,则返回0
}

/**
  * 函    数:获取串口接收的数据
  * 参    数:无
  * 返 回 值:接收的数据,范围:0~255
  */
uint8_t Serial_GetRxData(void)
{
	return Serial_RxData;			//返回接收的数据变量
}

/**
  * 函    数:USART1中断函数
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  * 注意事项:此函数为中断函数,无需调用,中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称,可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确,不能有任何差异,否则中断函数将不能进入
  */
void USART1_IRQHandler(void)
{
	if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)		//判断是否是USART1的接收事件触发的中断
	{
		Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1);				//读取数据寄存器,存放在接收的数据变量
		Serial_RxFlag = 1;										//置接收标志位变量为1
		USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);			//清除USART1的RXNE标志位
																//读取数据寄存器会自动清除此标志位
																//如果已经读取了数据寄存器,也可以不执行此代码
	}
}

十二.数据模式

十三.HEX数据包

若传输的数据包括包头包尾:
1.限制数据的发送范围
2.限制包长

十四.文本数据包

十五.HEX数据包接收

十六.文本数据包的接收

标签:USART,通信,发送,InitStructure,串口,GPIO,Serial
From: https://www.cnblogs.com/acloudyskye/p/18002390

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