什么是串口

毫無疑問，串口是我們接觸到的第一種通信接口，無論是串口調(diào)試還是與外設(shè)的通信，串口的用途十分廣。

關(guān)于同步和異步，最簡單的區(qū)分方法就是看在通信時需不需要接時鐘線，像SPI、I2C等通信接口都需要接CLK線，毫無疑問它們都是同步的，而串口是一種擁有兩種模式的通信接口，可以選擇是否連接時鐘線。至于串行和并行，區(qū)分的方法就是看數(shù)據(jù)是一位一位的發(fā)送還是以一個字節(jié)（8位）或16位的格式發(fā)送，顯然并口的數(shù)據(jù)線就要多的多，而串行接口的數(shù)據(jù)線就少的多，若只發(fā)送或只接受（單工），一根數(shù)據(jù)線就夠了，半雙工或全雙工的通信接口也一般只需要兩條數(shù)據(jù)線。

UART是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。在嵌入式設(shè)計中，UART用于主機(jī)與輔助設(shè)備通信，如汽車音響與外接AP之間的通信，與PC機(jī)通信包括與監(jiān)控調(diào)試器和其它器件，如EEPROM通信。

STM32上的串口

現(xiàn)在基本所有的MCU都會有串口，在STM32上有為數(shù)不少的串口，而且同一串口可以在不同的引腳映射，給我們的開發(fā)帶來了極大的方便，據(jù)有經(jīng)驗(yàn)的人教導(dǎo)，可以用串口收發(fā)數(shù)據(jù)的模塊千萬不要使用別的通信接口，一是因?yàn)榇诘呐渲煤褪褂么_實(shí)簡單好用，二是因?yàn)檫B接雙方使用“端對端”的方式連接，發(fā)生錯誤后的排查檢測也比較容易。但是串口也有數(shù)據(jù)傳輸速度較慢的不足，只能用于低速通信，以及從程序開發(fā)的角度上看，串口具有獨(dú)占性，一旦有一個程序使用了某個串口，則別的程序無法再使用這個串口；即使是同一個程序，在使用同一個串口的時候，由于“串行通信”的特性，因而無法采用多線程編程對某個串口進(jìn)行同時操作，否則會因各命令相互干擾而導(dǎo)致所有的命令都失效。

STM32中的USART框圖

STM32中的USART寄存器

SR（狀態(tài)寄存器）中可以獲知當(dāng)前串口的狀態(tài)

DR（數(shù)據(jù)寄存器）用來存放接收或?qū)⒁l(fā)送的數(shù)據(jù)

BRR（波特率寄存器）用來設(shè)置串口的波特率

CR（控制寄存器）則用來對USART進(jìn)行配置及使能

GTPR可以設(shè)置USART的保護(hù)時間和預(yù)分頻系數(shù)

STM32中串口的配置

串口的配置較為簡單，短短幾步就能完成對串口的配置

此處借用原子哥的原碼來進(jìn)行講解

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; //得到整數(shù)部分

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

    mantissa<<=4;

mantissa+=fraction; 

RCC->AHB1ENR|=1<<0;    //使能PORTA口時鐘  

RCC->APB2ENR|=1<<4;  //使能串口1時鐘 

GPIO_Set(GPIOA,PIN9|PIN10,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_50M,GPIO_PUPD_PU);//PA9,PA10,復(fù)用功能,上拉輸出

  GPIO_AF_Set(GPIOA,9,7); //PA9,AF7

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

//波特率設(shè)置

  USART1->BRR=mantissa; //波特率設(shè)置  

USART1->CR1&=~(1<<15); //設(shè)置OVER8=0 

USART1->CR1|=1<<3;  //串口發(fā)送使能 

#if EN_USART1_RX   //如果使能了接收

//使能接收中斷 

USART1->CR1|=1<<2;  //串口接收使能

USART1->CR1|=1<<5;    //接收緩沖區(qū)非空中斷使能    

MY_NVIC_Init(3,3,USART1_IRQn,2);//組2，最低優(yōu)先級 

#endif

USART1->CR1|=1<<13;  //串口使能

}

入口參數(shù)為時鐘頻率和波特率

1、首先通過時鐘頻率和波特率計算出“mantisa”這個參數(shù)是一會兒賦值給USARTx->BRR 寄存器的，來設(shè)置串口的波特率

2、使能IO口時鐘和所用串口的時鐘

3、設(shè)置IO口（TX、RX），設(shè)置為復(fù)用功能，復(fù)用為USART

4、設(shè)置波特率，是否過采樣（16倍過采樣來保證較好的容錯性），數(shù)據(jù)長度和有無校驗(yàn)位

5、使能發(fā)送和接收

6、使能中斷，并且設(shè)置中斷的優(yōu)先級以及優(yōu)先級分組

7、使能串口

STM32中串口中斷

STM32中串口接收數(shù)據(jù)

#if EN_USART1_RX   //如果使能了接收

//串口1中斷服務(wù)程序

//注意,讀取USARTx->SR能避免莫名其妙的錯誤   

u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];     //接收緩沖,最大USART_REC_LEN個字節(jié).

//接收狀態(tài)

//bit15， 接收完成標(biāo)志

//bit14， 接收到0x0d

//bit13~0， 接收到的有效字節(jié)數(shù)目

u16 USART_RX_STA=0;       //接收狀態(tài)標(biāo)記   

void USART1_IRQHandler(void)

{

u8 res;

#if SYSTEM_SUPPORT_OS //如果SYSTEM_SUPPORT_OS為真，則需要支持OS.

OSIntEnter();    

#endif

if(USART1->SR&(1<<5))//接收到數(shù)據(jù)

{  

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;//接收錯誤,重新開始

else USART_RX_STA|=0x8000; //接收完成了 

}else //還沒收到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;//接收數(shù)據(jù)錯誤,重新開始接收   

}  

}

}       

} 

#if SYSTEM_SUPPORT_OS //如果SYSTEM_SUPPORT_OS為真，則需要支持OS.

OSIntExit();   

#endif

} 

#endif  

u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]；是定義了一個接收緩沖數(shù)組，來存放接收到的數(shù)據(jù)，每個元素可以存放一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，數(shù)組的長度為USART_REC_LEN。

關(guān)于操作系統(tǒng)的部分暫時忽略，接下來定義了一個16位的接收狀態(tài)標(biāo)記USART_RX_STA

它的第15位是接收完成標(biāo)志，第14位是接收到0x0d的標(biāo)志，而0-13位表示接收到的有效字節(jié)的數(shù)目

當(dāng)接收到一個數(shù)據(jù)后，把接收到的數(shù)據(jù)（DR寄存器中的值）暫存在中間變量中，先檢驗(yàn)接收是否完成，若未完成，檢驗(yàn)是否接收到0x0d,如果接收到，修改狀態(tài)標(biāo)記，然后把中間變量的值賦給緩沖數(shù)組，將狀態(tài)標(biāo)記的值自增，完成對一個字節(jié)的接收

STM32中串口發(fā)送數(shù)據(jù)

使用串口發(fā)送數(shù)據(jù)就更加簡單了，只需要將要發(fā)送的數(shù)據(jù)（8位）賦給數(shù)據(jù)寄存器（DR）然后等待發(fā)送完成即可