STM32F10x 学习笔记5（USART实现串口通讯 1）

时间：2021-11-15 12:59:23

　　STM32F10x 系列单片机中都包含了USART 模块，所谓USART，就是通用同步异步收发器。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。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。

　　从前面的介绍可知USART模块功能非常的强大。这里我只简单讲讲如何用USART模块来实现标准EIA-232 串口通讯。

　　用过单片机的人肯定都接触过串口，设置串口无非就是设置波特率、数据位、停止位、奇偶校验位。发送接收也就三种基本方式，轮询、中断和DMA。STM32F10x 的USART 模块也不过如此。所以我重点讲讲我在调试代码时犯得各种错误，那些很容易得到的代码就不详细的讲解了。

　　首先说说我的硬件环境。还是那块神舟4号开发板，用的是串口2，对应的是USART2。默认情况下USART2是连接到IO端口A的，但是我这里需要将USART的管腿重定向到IO端口D上。具体的管腿的关系参见下表。这个表是从STM32参考手册上拷下来的。

STM32F10x 学习笔记5（USART实现串口通讯 1）

　　初始化USART的代码很简单。USART2 连接到APB1 总线上了，先要打开USART2的时钟，然后设置波特率一类的参数。

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);
USART_InitStructure.USART_BaudRate = ;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_Init(USART2, &USART_InitStructure );

　　这样设置了还不能使用。因为我们将USART2 重定向了。重定向操作需要写复用重映射和调试I/O配置寄存器(AFIO_MAPR)。GPIO_PinRemapConfig() 可以完成这项任务。

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART2, ENABLE);

　　光这样操作还不够。STM32参考手册上有这么一段话：对寄存器AFIO_EVCR，AFIO_MAPR和AFIO_EXTICRX进行读写操作前，应当首先打开AFIO的时钟。参考第6.3.7节APB2外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR)。

所以需要先打开AFIO的时钟。因此，USART2的重定向需要两步操作：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART2, ENABLE);

我原以为这样就能工作了，可是结果还是什么都没有输出。没办法只能继续研究。在读GPIO的相关章节时看到下图让我恍然大悟。

STM32F10x 学习笔记5（USART实现串口通讯 1）

USART2的输入输出都是借用PD口管腿，PD 口的时钟却还没给。用到的几个IO 端口也没有设置相应的输入输出状态。在读到8.1.9 复用功能配置这一小节时发现了如下的表格。

STM32F10x 学习笔记5（USART实现串口通讯 1）

按照上面给出的配置，写好程序：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD , ENABLE);
/* Configure USART Tx as alternate function push-pull */
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

/* Configure USART Rx as input floating */
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

再次测试，一切正常。

发送一个字符的函数可以这么写：

void UART_PutChar(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t Data)
{
    while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) == RESET ) {};
    USART_SendData (USARTx, Data);
}

这个函数可以手工优化一下，里面的两个函数调用都可以去掉，甚至于这个函数可以用汇编来实现或者写成inline 函数。不过这里只是个示例代码，没有考虑这些。

发送字符串的函数如下：

void UART_PutStr (USART_TypeDef* USARTx, uint8_t *str)
{
     != *str)
    {
        UART_PutChar(USARTx, *str);
        str++;
    }
}

上面串口初始化的代码可以放到一个函数中：

void USART2_init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

    /* Configure USART Tx as alternate function push-pull */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

    /* Configure USART Rx as input floating */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART2, ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = ;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART2, &USART_InitStructure ); 

    USART_Cmd(USART2, ENABLE);
}

今天先写这么多。接收字符的函数与发送字符的函数差不多，但是这种轮询方式效率很低，不建议使用。下次写一篇介绍如何用中断方式发送接收串口数据，中断方式的效率会高很多。如果有时间再写一篇DMA方式发送接收数据的文章。

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