USART串列埠通訊實踐

1、實驗環境

參考資料 野火官方的 《零死角玩轉STM32—F103指南者》

① 野火指南者(STM32F103VE)
② IDE：KEIL5 MDK
③ 實驗所用串列埠：USART1

硬體原理圖：
這裡 CH340G晶片 的作用是將電腦的USB電平轉換為串列埠的TTL電平。
2、實驗要求
STM32系統給上位機（win10）連續傳送“hello windows！”，上位機接收程式可以使用“串列埠除錯助手“，也可自己程式設計。當上位機給stm32傳送“Stop，stm32”後，stm32停止傳送。
3、新建工程
在已建好的工程檔案(已經引用了STM32的韌體庫)中，新建一個main.c，bsp_usart.h、bsp_usart.c檔案
並將標頭檔案的路徑引入到工程中。
4、在 bsp_usart.h 中新增如下程式碼

#ifndef __BSP_USART_H__
#define __BSP_USART_H__

#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>

/******************************************************
		串列埠的巨集定義：匯流排時鐘巨集和GPIO的巨集
*******************************************************/

// 串列埠USART1
#define  DEBUG_USARTx                   USART1
#define  DEBUG_USART_CLK                RCC_APB2Periph_USART1
#define  DEBUG_USART_APBxClkCmd         RCC_APB2PeriphClockCmd
#define  DEBUG_USART_BAUDRATE           115200


// USART GPIO 引腳巨集定義
#define  DEBUG_USART_GPIO_CLK           (RCC_APB2Periph_GPIOA)
#define  DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd    RCC_APB2PeriphClockCmd
    
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT       GPIOA   
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_9
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT       GPIOA
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_10

#define  DEBUG_USART_IRQ                USART1_IRQn
#define  DEBUG_USART_IRQHandler         USART1_IRQHandler


// 函式
void USART_Config(void);
void Usart_SendByte(USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch);
void Usart_SendString(USART_TypeDef * pUSARTx, char *str);
void delay_ms(uint16_t delay_ms);
	
#endif /*__BSP_USART_H__*/

5、在 bsp_usart.c 中新增如下程式碼

#include "bsp_usart.h"


/**************************************************
		配置巢狀向量中斷控制器NVIC
**************************************************/
static void NVIC_Configuration(void)
{
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  
  // 巢狀向量中斷控制器組選擇
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
  
  // 配置USART為中斷源
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;
  // 搶斷優先順序
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
  // 子優先順序
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
  // 使能中斷
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  // 初始化配置NVIC
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}


/**************************************************
			USART初始化配置
**************************************************/
void USART_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

	// 開啟串列埠GPIO的時鐘
	DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
	
	// 開啟串列埠外設的時鐘
	DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);

	// 將USART Tx的GPIO配置為推輓複用模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

    // 將USART Rx的GPIO配置為浮空輸入模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
	
	// 配置串列埠的工作引數
	// 配置波特率
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;
	// 配置 針資料字長
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	// 配置停止位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	// 配置校驗位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
	// 配置硬體流控制
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = 
	USART_HardwareFlowControl_None;
	// 配置工作模式，收發一起
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
	// 完成串列埠的初始化配置
	USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);
	
	// 串列埠中斷優先順序配置
	NVIC_Configuration();
	
	// 使能串列埠接收中斷
	USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);	
	
	// 使能串列埠
	USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);
}


/**************************************************
			傳送一個位元組
**************************************************/
void Usart_SendByte(USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch)
{
	// 傳送一個位元組資料到USART
	USART_SendData(pUSARTx, ch);
	// 等待傳送資料暫存器為空
	while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}


/**************************************************
				傳送字串
**************************************************/
void Usart_SendString(USART_TypeDef * pUSARTx, char *str)
{
	do
	{
		Usart_SendByte(pUSARTx, *str++);
	}while(*str != '\0');
	// 等待傳送完成
	while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TC) == RESET);
}


/**************************************************
				微秒級的延時
**************************************************/
void delay_us(uint32_t delay_us)
{    
  volatile unsigned int num;
  volatile unsigned int t;
 
  
  for (num = 0; num < delay_us; num++)
  {
    t = 11;
    while (t != 0)
    {
      t--;
    }
  }
}


/**************************************************
				毫秒級的延時
**************************************************/
void delay_ms(uint16_t delay_ms)
{    
  volatile unsigned int num;
  for (num = 0; num < delay_ms; num++)
  {
    delay_us(1000);
  }
}


/***************************************************
    重定向c庫函式printf到串列埠，重定向後可使用printf函式
****************************************************/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	// 傳送一個位元組資料到串列埠
	USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);
	// 等待傳送完畢
	while(USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
	return (ch);
}


/*********************************************************
    重定向c庫函式scanf到串列埠，重定向後可使用scanf、getchar函式
**********************************************************/
int fgetc(FILE *f)
{
	// 等待串列埠輸入資料
	while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
	return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
}

6、在 main.c 中新增如下程式碼

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"


// 接收緩衝，最大100個位元組
uint8_t USART_RX_BUF[200];
// 接收狀態標記位
uint16_t USART_RX_FLAG=0;
// 是否接受完標記位
uint16_t FLAG=0;


/*********************************************************
    					串列埠中斷函式
**********************************************************/
void DEBUG_USART_IRQHandler(void)
{
	uint8_t temp;
	//接收中斷
	if(USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE) != RESET)
	{
		// 讀取接收的資料
		temp = USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
		// 接收到了0xd，即換行符
		if(temp == 0x0d)
		{
			FLAG = 1;
		}
		if(FLAG==0)
		{
			USART_RX_BUF[USART_RX_FLAG++]=temp;
		}
	}
}


int main(void)
{
	uint8_t len=0;
	uint8_t i=0;
	USART_Config();
	while(1)
	{
		if(FLAG)
		{
			// 獲取接收到的資料長度
			len = USART_RX_FLAG;
			printf("你傳送的訊息為：");
			for(i=0; i<len;i++)
			{
				// 向串列埠傳送資料
				USART_SendData(DEBUG_USARTx, USART_RX_BUF[i]);
				//等待傳送結束
				while(USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TC)!=SET);
			}
			printf("\n\n");
			if(strcmp((char *)USART_RX_BUF,"Stop,stm32!")==0)
			{
				printf("收到！");
				break;
			}
			USART_RX_FLAG=0;
			memset(USART_RX_BUF,0,sizeof(USART_RX_BUF));
			FLAG=0;
		}
		else
		{
			printf("hello windows 10!\n");
			delay_ms(800);
		}
	}
}

7、編譯，勾選Output中的Create HEX File選項

8、在mcuisp工具中，新增生成的hex檔案，燒錄程式

9、開啟野火除錯助手，如圖所示進行串列埠設定，進行驗證