STM32通信接口（一）串口

什么是串口

毫无疑问，串口是我们接触到的第一种通信接口，无论是串口调试还是与外设的通信，串口的用途十分广。

关于同步和异步，最简单的区分方法就是看在通信时需不需要接时钟线，像SPI、I2C等通信接口都需要接CLK线，毫无疑问它们都是同步的，而串口是一种拥有两种模式的通信接口，可以选择是否连接时钟线。至于串行和并行，区分的方法就是看数据是一位一位的发送还是以一个字节（8位）或16位的格式发送，显然并口的数据线就要多的多，而串行接口的数据线就少的多，若只发送或只接受（单工），一根数据线就够了，半双工或全双工的通信接口也一般只需要两条数据线。

UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用于主机与辅助设备通信，如汽车音响与外接AP之间的通信，与PC机通信包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。

STM32上的串口

现在基本所有的MCU都会有串口，在STM32上有为数不少的串口，而且同一串口可以在不同的引脚映射，给我们的开发带来了极大的方便，据有经验的人教导，可以用串口收发数据的模块千万不要使用别的通信接口，一是因为串口的配置和使用确实简单好用，二是因为连接双方使用“端对端”的方式连接，发生错误后的排查检测也比较容易。但是串口也有数据传输速度较慢的不足，只能用于低速通信，以及从程序开发的角度上看，串口具有独占性，一旦有一个程序使用了某个串口，则别的程序无法再使用这个串口；即使是同一个程序，在使用同一个串口的时候，由于“串行通信”的特性，因而无法采用多线程编程对某个串口进行同时操作，否则会因各命令相互干扰而导致所有的命令都失效。

STM32中的USART框图

STM32中的USART寄存器

SR（状态寄存器）中可以获知当前串口的状态

DR（数据寄存器）用来存放接收或将要发送的数据

BRR（波特率寄存器）用来设置串口的波特率

CR（控制寄存器）则用来对USART进行配置及使能

GTPR可以设置USART的保护时间和预分频系数

STM32中串口的配置

串口的配置较为简单，短短几步就能完成对串口的配置

此处借用原子哥的原码来进行讲解

void uart_init(u32 pclk2,u32 bound)

{   

float temp;

u16 mantissa;

u16 fraction;    

temp=(float)(pclk2*1000000)/(bound*16);//得到USARTDIV@OVER8=0

mantissa=temp; //得到整数部分

fraction=(temp-mantissa)*16; //得到小数部分@OVER8=0 

    mantissa<<=4;

mantissa+=fraction; 

RCC->AHB1ENR|=1<<0;    //使能PORTA口时钟  

RCC->APB2ENR|=1<<4;  //使能串口1时钟 

GPIO_Set(GPIOA,PIN9|PIN10,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_50M,GPIO_PUPD_PU);//PA9,PA10,复用功能,上拉输出

  GPIO_AF_Set(GPIOA,9,7); //PA9,AF7

GPIO_AF_Set(GPIOA,10,7);//PA10,AF7     

//波特率设置

  USART1->BRR=mantissa; //波特率设置  

USART1->CR1&=~(1<<15); //设置OVER8=0 

USART1->CR1|=1<<3;  //串口发送使能 

#if EN_USART1_RX   //如果使能了接收

//使能接收中断 

USART1->CR1|=1<<2;  //串口接收使能

USART1->CR1|=1<<5;    //接收缓冲区非空中断使能    

MY_NVIC_Init(3,3,USART1_IRQn,2);//组2，最低优先级 

#endif

USART1->CR1|=1<<13;  //串口使能

}

入口参数为时钟频率和波特率

1、首先通过时钟频率和波特率计算出“mantisa”这个参数是一会儿赋值给USARTx->BRR 寄存器的，来设置串口的波特率

2、使能IO口时钟和所用串口的时钟

3、设置IO口（TX、RX），设置为复用功能，复用为USART

4、设置波特率，是否过采样（16倍过采样来保证较好的容错性），数据长度和有无校验位

5、使能发送和接收

6、使能中断，并且设置中断的优先级以及优先级分组

7、使能串口

STM32中串口中断

STM32中串口接收数据

#if EN_USART1_RX   //如果使能了接收

//串口1中断服务程序

//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误   

u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.

//接收状态

//bit15， 接收完成标志

//bit14， 接收到0x0d

//bit13~0， 接收到的有效字节数目

u16 USART_RX_STA=0;       //接收状态标记   

void USART1_IRQHandler(void)

{

u8 res;

#if SYSTEM_SUPPORT_OS //如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真，则需要支持OS.

OSIntEnter();    

#endif

if(USART1->SR&(1<<5))//接收到数据

{  

res=USART1->DR; 

if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成

{

if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d

{

if(res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始

else USART_RX_STA|=0x8000; //接收完成了 

}else //还没收到0X0D

{

if(res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;

else

{

USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=res;

USART_RX_STA++;

if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收   

}  

}

}       

} 

#if SYSTEM_SUPPORT_OS //如果SYSTEM_SUPPORT_OS为真，则需要支持OS.

OSIntExit();   

#endif

} 

#endif  

u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]；是定义了一个接收缓冲数组，来存放接收到的数据，每个元素可以存放一个字节的数据，数组的长度为USART_REC_LEN。

关于操作系统的部分暂时忽略，接下来定义了一个16位的接收状态标记USART_RX_STA

它的第15位是接收完成标志，第14位是接收到0x0d的标志，而0-13位表示接收到的有效字节的数目

当接收到一个数据后，把接收到的数据（DR寄存器中的值）暂存在中间变量中，先检验接收是否完成，若未完成，检验是否接收到0x0d,如果接收到，修改状态标记，然后把中间变量的值赋给缓冲数组，将状态标记的值自增，完成对一个字节的接收

STM32中串口发送数据

使用串口发送数据就更加简单了，只需要将要发送的数据（8位）赋给数据寄存器（DR）然后等待发送完成即可