stm32串口

Posted 2020-09-23 wzjhoutai

STM32的串口是相当丰富的，功能也非常强劲。最多可提供5路串口（MiniSTM32使用的是STM32F103RBT6，具有3个串口），有分数波特率发生器、支持单线光通信和半双工单线通讯、支持LIN、智能卡协议和IrDASIR ENDEC规范（仅串口3支持）、具有DMA等。

串口最主要的设置。就是波特率的设置。STM32的串口使用起来还是蛮简单的，仅仅要你开启了串口时钟，并设置对应IO口的模式，然后配置一下波特率，数据位长度。奇偶校验位等信息。就能够使用了。以下，我们就简介下这几个与串口基本配置直接相关的寄存器。
1，串口时钟使能。串口作为STM32的一个外设，其时钟由外设时钟使能寄存器控制。这里我们使用的串口1是在APB2ENR寄存器的第14位。

APB2ENR寄存器在之前已经介绍过了，这里不再介绍。仅仅是说明一点。就是除了串口1的时钟使能在APB2ENR寄存器，其它串口的时钟使能位都在APB1ENR。

2，串口复位。当外设出现异常的时候能够通过复位寄存器里面的相应位设置，实现该外设的复位，然后又一次配置这个外设达到让其又一次工作的目的。一般在系统刚開始配置外设的时候，都会先运行复位该外设的操作。串口1的复位是通过配置APB2RSTR寄存器的第14位来实现的。

APB2RSTR寄存器的各位描写叙述例如以下：

图3.3.1.1寄存器APB2RSTR各位描写叙述

从上图可知串口1的复位设置位在APB2RSTR的第14位。通过向该位写1复位串口1。写0结束复位。其它串口的复位位在APB1RSTR里面。
3，串口波特率设置。

每一个串口都有一个自己独立的波特率寄存器USART_BRR，通过设置该寄存器达到配置不同波特率的目的。该寄存器的各位描写叙述例如以下：

图3.3.1.2寄存器USART_BRR各位描写叙述

前面提到STM32的分数波特率概念，事实上就是在这个寄存器里面体现的。最低4位用来存放小数部分DIV_Fraction，[15:4]这12位用来存放整数部分DIV_Mantissa。高16位未使用。这里波特率的计算通过例如以下公式计算：

这里的fpclkx（x=1、2）是给外设的时钟（PCLK1用于串口2、3、4、5，PCLK2用于串口1），USARTDIV是一个无符号的定点数，它的值能够有串口的BRR寄存器值得到。而我们更关心的是怎样从USARTDIV的值得到USART_BRR的值，由于一般我们知道的是波特率，和PCLKx的时钟，要求的就是USART_BRR的值。

以下我们来介绍怎样通过USARTDIV得到串口USART_BRR寄存器的值，如果我们的串口1要设置为9600的波特率，而PCLK2的时钟为72M。这样，我们依据上面的公式有：USARTDIV=72000000/9600*16=468.75
那么得到：DIV_Fraction=16*0.75=12=0X0C; DIV_Mantissa= 468=0X1D4;
这样，我们就得到了USART1->BRR的值为0X1D4C。仅仅要设置串口1的BRR寄存器值为0X1D4C就能够得到9600的波特率。
4。串口控制。STM32的每一个串口都有3个控制寄存器USART_CR1~3，串口的非常多配置都是通过这3个寄存器来设置的。这里我们仅仅要用到USART_CR1就能够实现我们的功能了。

BIT 13: 串口功能；
BIT 12: MODE。字长。

0: 1个開始位，8个数据位，1位停止位（默认）；1: 1个開始位。9位数据位。1位停止位（默认）。
*注意：停止位的长度可在USART_CR2寄存器中设置。
BIT 11: WAKE 唤醒功能
BIT 10: 校检使能位，当激活奇偶校验功能时。置位该位将自己主动往要数据传输的高位字节处插入就校验位。
BIT 09: Parity Selection，0：偶校验；1：奇校验。

BIT 08: PE Interrupt Enable
BIT 07: 发送缓冲区空中断使能位

BIT 06: 发送完毕中断使能位

BIT 05: 接收缓冲区非空中断使能位

BIT 04: Idle Interrupt Enable
BIT 03: Transfer Enable
BIT 02: Receive Enable
BIT 01: Receiver Wakeup
BIT 00: Send Break

5，数据发送与接收。STM32的发送与接收是通过数据寄存器USART_DR来实现的。这是一个双寄存器，包括了TDR和RDR。当向该寄存器写数据的时候。串口就会自己主动发送，当收到收据的时候，也是存在该寄存器内。

该寄存器的各位描写叙述例如以下：

图3.3.1.3寄存器USART_DR各位描写叙述

能够看出。尽管是一个32位寄存器。可是仅仅用了低9位（DR[8:0]）。其它都是保留。
DR[8:0]为串口数据。包括了发送或接收的数据。因为它是由两个寄存器组成的，一个给发送用(TDR)。一个给接收用(RDR)，该寄存器兼具读和写的功能。TDR寄存器提供了内部总线和输出移位寄存器之间的并行接口。RDR寄存器提供了输入移位寄存器和内部总线之间的并行接口。

当使能校验位(USART_CR1种PCE位被置位)进行发送时。写到MSB的值(依据数据的长度不同，MSB是第7位或者第8位)会被后来的校验位该代替。
当使能校验位进行接收时，读到的MSB位是接收到的校验位。

6。串口状态。串口的状态能够通过状态寄存器USART_SR读取。

USART_SR的各位描写叙述例如以下：

图3.3.1.4寄存器USART_SR各位描写叙述

这里我们关注一下两个位，第5、6位RXNE和TC。
RXNE（读数据寄存器非空），当该位被置1的时候，就是提示已经有数据被接收到了，而且能够读出来了。这时候我们要做的就是尽快去读取USART_DR。通过读USART_DR能够将该位清零。也能够向该位写0。直接清除。
TC（发送完毕），当该位被职位的时候。表示USART_DR内的数据已经被发送完毕了。

假设设置了这个位的中断，则会产生中断。该位也有两种清零方式：1）读USART_SR，写USART_DR。

2）直接向该位写0。

//初始化IO 串口1
//pclk2 CLK2时钟频率(Mhz)
//bound:波特率
void uart_init(u32 pclk2。u32bound)
{
floattemp;
u16mantissa;
u16fraction;
temp=(float)(pclk2*1000000)/(bound*16);//得到USARTDIV
mantissa=temp;
//得到整数部分
fraction=(temp-mantissa)*16;//得到小数部分
mantissa<<=4;
mantissa+=fraction;
RCC->APB2ENR|=1<<2;
//使能PORTA口时钟
RCC->APB2ENR|=1<<14;
//使能串口时钟
GPIOA->CRH=0X444444B4;//IO状态设置
RCC->APB2RSTR|=1<<14;
//复位串口1
RCC->APB2RSTR&=~(1<<14);//停止复位
//波特率设置
USART1->BRR=mantissa; // 波特率设置
USART1->CR1|=0X200C;
//1位停止，无校验位.
#ifdef EN_USART1_RX
//假设使能了接收
//使能接收中断
USART1->CR1|=1<<8;
//PE中断使能
USART1->CR1|=1<<5;
//接收缓冲区非空中断使能
MY_NVIC_Init(3。3。USART1_IRQChannel，2);//组2。最低优先级
#endif
}
从该代码能够看出，其初始化串口的过程，和我们前面介绍的一致先计算得到USART1->BRR的内容。

然后開始初始化串口引脚。接着把USART1复位，然之后设置波特率和奇偶校验等。
这里须要注意一点，由于我们使用到了串口的中断接收，必须在usart.h里面定义 EN_USART1_RX 。该函数才会配置中断使能。以及开启串口1的NVIC中断。这里我们把串口1中断放在组2，优先级设置为组2里面的最低。

再介绍一下串口1的中断服务函数USART1_IRQHandler，该函数的名字不能自定义了，MDK已经给每一个中断都分配了一个固定的函数名，我们直接用就能够了。

详细这些函数的名字是什么，我们能够在MDK提供的样例里面，找到stm32f10x_it.c，该文件中面包括了STM32全部的中断服务函数。USART1_IRQHandler的代码例如以下：
void USART1_IRQHandler(void)
{
u8res;
if(USART1->SR&(1<<5))//接收到数据
{
res=USART1->DR;
if((USART_RX_STA&0x80)==0)//接收未完毕
{
if(USART_RX_STA&0x40)//接收到了0x0d
{
if(res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误。又一次開始
elseUSART_RX_STA|=0x80;
//接收完毕了
}else //还没收到0X0D
{
if(res==0x0d)USART_RX_STA|=0x40;
else
{
USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3F]=res;
USART_RX_STA++;
if(USART_RX_STA>63)USART_RX_STA=0;//接收数据错误，又一次開始接收
}}}}}
该函数的重点就是推断接收是否完毕，通过检測是否收到0X0D、0X0A的连续2个字节（回车键）来检測是否结束。当检測到这个结束序列之后。就会置位USART_RX_STA的最高为来标记已经收到了一次数据。之后等待外部函数清空该位之后才開始第二次接收。所接收的数据所有存放在USART_RX_BUF里面，一次接收数据不能超过64个字节。否则被丢弃。
介绍完了这两个函数。我们回到test.c，在test.c里面编写例如以下代码：
#include <stm32f10x_lib.h>
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
//Mini STM32开发板范例代码3
//串口实验
//正点原子@ALIENTEK
//2010.5.28
int main(void)
{
u8t;
u8len;
u16times=0;
Stm32_Clock_Init(9);//系统时钟设置
delay_init(72);
//延时初始化
uart_init(72。9600);
//串口初始化为9600
LED_Init();
//初始化与LED连接的硬件接口
while(1)
{
if(USART_RX_STA&0x80)
{len=USART_RX_STA&0x3f;//得到此次接收到的数据长度
printf("n您发送的消息为:n");
for(t=0;t<len;t++)
{USART1->DR=USART_RX_BUF[t];
while((USART1->SR&0X40)==0);//等待发送结束}
printf("nn");//插入换行
USART_RX_STA=0;
}else
{times++;
if(timesP00==0)
{printf("nMiniSTM32开发板
串口实验n");
printf("正点原子@ALIENTEKnnn");
}
if(times 0==0)printf("请输入数据，以回车键结束n");
if(times0==0)LED0=!LED0;//闪烁LED，提示系统正在执行.
delay_ms(10);}}}
这段代码比較简单，重点看下下面两句：
USART1->DR=USART_RX_BUF[t];
while((USART1->SR&0X40)==0);//等待发送结束
第一句。事实上就是发送一个字节到串口。通过直接操作寄存器来实现的。第二句呢，就是我们在写了一个字节在USART1->DR之后，要检測这个数据是否已经被发送完毕了，通过检測USART1->SR的第6位，是否为1来决定能否够開始第二个字节的发送。

寄存器：
1.串口1的时钟使能在APB2ENR寄存器第14位（其它串口的时钟使能位都在APB1ENR）。

2.串口1的复位是通过配置APB2RSTR寄存器的第14位（其它串口的复位位在APB1RSTR里面）
3.波特率寄存器USART_BRR（低16位有效）
4.控制寄存器USART_CR1~3：低14位有效；位13（UE）是串口使能位，位3（TE）是发送使能位，位2（RE）是接受使能位
5.数据寄存器USART_DR（低9位有效，兼具读写功能）
6.状态寄存器USART_SR：5位RXNE（读数据寄存器非空）。6位TC（发送完毕）