Cnkrru

STM32 串口与USART

1. 串口基础知识

1.1 串口简介

项目	说明
串口	硬件传递数据的接口
通讯协议	硬件通讯按照各种协议传递信息

1.2 常见通讯接口对比

名称	引脚	双工	时钟	电平	设备
USART	TX、RX	全双工	异步	单端	点对点
I2C	SCL、SDA	半双工	同步	单端	多设备
SPI	SCLK、MOSI、MISO、CS	全双工	同步	单端	多设备
CAN	CAN_H、CAN_L	半双工	异步	差分	多设备
USB	DP、DM	半双工	异步	差分	点对点

1.3 串口连接

连接方式	说明
双向通讯	通过两根通信线连接（TX、RX）
单向通讯	只需要单线即可

2. 电平标准

2.1 常见电平标准

电平标准	说明
TTL电平	+3.3V或+5V表示1，0V表示0
RS232电平	-3~-15V表示1，+3~+15V表示0
RS485电平	两线压差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信号）

3. 串口参数及时序

3.1 串口参数

参数	说明
波特率	串口通信的速率
起始位	标志一个数据帧的开始，固定为低电平
数据位	数据帧的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行
校验位	用于数据验证，根据数据位计算得来
停止位	用于数据帧间隔，固定为高电平

3.2 时序说明

时序	说明
1帧共10位	起始位 + 8位数据位 + 停止位
1帧共11位	起始位 + 8位数据位 + 校验位 + 停止位
空闲状态	高电平
数据传输	低位（LSB）先行，高位（MSB）在后

4. USART（通用同步/异步收发器）

4.1 基本信息

项目	说明
波特率生成器	自带（分频器计算得波特率），计算公式：F_pclk2/1/(16×DIV)
数据位	8/9（如果8位不开启校验位，如果9位开启校验）
停止位	0.5/1/1.5/2
校验位	0/2n/2n+1
硬件资源	USART1（APB2）、USART2、USART3

4.2 配置步骤

步骤	操作
1	开启USART和GPIO的RCC时钟
2	GPIO初始化
3	配置USART
4	配置中断
5	使能USART

4.3 配置代码示例

4.3.1 初始化配置

//开启GPIO和USART时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

//配置RX/TX的GPIO
//TX——复用推挽输出
//RX——上拉输入
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/*配置USART
*1.确定波特率
*2.选择无硬件流控制
*3.选择TX与RX均开启
*4.无校验位
*5.1个停止位
*6.8个数据位
*/
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

//配置NVIC
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

//使能接收中断
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);

//使能USART
USART_Cmd(USART1, ENABLE);

4.3.2 发送数据

void USART_SendByte(uint8_t byte)
{
    USART_SendData(USART1, byte);
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

void USART_SendString(char *str)
{
    while (*str != '\0')
    {
        USART_SendByte(*str);
        str++;
    }
}

4.3.3 接收数据（中断方式）

uint8_t USART_ReceiveData;

void USART1_IRQHandler(void)
{
    if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)
    {
        USART_ReceiveData = USART_ReceiveData(USART1);
        // 处理接收到的数据
        USART_SendByte(USART_ReceiveData); // 回显
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
    }
}