基于STM32的串口通信

嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)嵌入式技術(shù)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)課題：基于STM32的串口通信專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)日期：成績(jī)：重慶城市科技學(xué)院電氣工程與智能制造學(xué)院重慶城市科技學(xué)院電氣工程與智能制造學(xué)院課程設(shè)計(jì)目錄.設(shè)計(jì)目的（1）掌握STM32F103C8T6單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（2）掌握硬件電路的設(shè)計(jì)方法；（3）掌握STM32串口的驅(qū)動(dòng)；（4）掌握OLED的驅(qū)動(dòng)；（5）掌握STM32的編程方式。2.設(shè)計(jì)要求基于STM32F13C8T6單片機(jī)設(shè)計(jì)制作與上位機(jī)的串口通信，具體要求如下：（1）通過矩陣鍵盤向上位機(jī)發(fā)送信息，并且可以通過串口助手查看信息。（2）STM32可以接受來自上位機(jī)的信息或指令。（3）在0.96寸OLED上顯示接收的信息。（4）通過串口控制3個(gè)發(fā)光二極管的亮滅（如111,000,101,010等）。3.設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)3.1設(shè)計(jì)原理本實(shí)驗(yàn)介紹STM32的串口基礎(chǔ)，用STM32的串口來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)將實(shí)現(xiàn)如下功能：STM32通過串口和上位機(jī)的對(duì)話，STM32在收到上位機(jī)發(fā)過來的字符串后，原原本本的返回給上位機(jī)。實(shí)驗(yàn)原理主要以下三個(gè)方面介紹：STM32串口簡(jiǎn)介串口作為MCU的重要外部接口，同時(shí)也是軟件開發(fā)重要的調(diào)試手段，其重要性不言而喻。現(xiàn)在基本上所有的MCU都會(huì)帶有串口，STM32自然也不例外。STM32的串口資源相當(dāng)豐富的，功能也相當(dāng)強(qiáng)勁。本實(shí)驗(yàn)主要從庫函數(shù)操作層面結(jié)合寄存器的描述，告訴大家如何設(shè)置串口，以達(dá)到最基本的通信功能。本實(shí)驗(yàn)將實(shí)現(xiàn)利用串口4不停的打印信息到電腦上，同時(shí)接收從串口發(fā)過來的數(shù)據(jù)，把發(fā)送過來的數(shù)據(jù)直接送回給電腦。超高頻開發(fā)板自帶1個(gè)USB串口。本實(shí)驗(yàn)介紹的是通過USB串口和電腦通信。STM32端口復(fù)用功能比較強(qiáng)大，對(duì)于復(fù)用功能的IO，首先要使能GPIO時(shí)鐘，然后使能復(fù)用功能時(shí)鐘，同時(shí)要把GPIO模式設(shè)置為復(fù)用功能對(duì)應(yīng)的模式（這個(gè)可以查看手冊(cè)《STM32中文參考手冊(cè)V10》P110的表格“8.1.11外設(shè)的GPIO配置”）。這些準(zhǔn)備工作做完之后，剩下的當(dāng)然是串口參數(shù)的初始化設(shè)置，包括波特率，停止位等等參數(shù)。在設(shè)置完成只能接下來就是使能串口，這很容易理解。同時(shí)，如果我們開啟了串口的中斷，當(dāng)然要初始化NVIC設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)別，最后編寫中斷服務(wù)函數(shù)。串口設(shè)置的一般步驟可以總結(jié)為如下幾個(gè)步驟：1)串口時(shí)鐘使能，GPIO時(shí)鐘使能2)串口復(fù)位3)GPIO端口模式設(shè)置4)串口參數(shù)初始化5)開啟中斷并且初始化NVIC（如果需要開啟中斷才需要這個(gè)步驟）6)使能串口7)編寫中斷處理函數(shù)以下簡(jiǎn)單介紹下這幾個(gè)與串口基本配置直接相關(guān)的幾個(gè)固件庫函數(shù)。這些函數(shù)和定義主要分布在stm32f10x_usart.h和stm32f10x_usart.c文件中。1.串口時(shí)鐘使能。串口是掛載在APB2下面的外設(shè)，所以使能函數(shù)為：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1)；2.串口復(fù)位。當(dāng)外設(shè)出現(xiàn)異常的時(shí)候可以通過復(fù)位設(shè)置，實(shí)現(xiàn)該外設(shè)的復(fù)位，然后重新配置這個(gè)外設(shè)達(dá)到讓其重新工作的目的。一般在系統(tǒng)剛開始配置外設(shè)的時(shí)候，都會(huì)先執(zhí)行復(fù)位該外設(shè)的操作。復(fù)位的是在函數(shù)USART_DeInit()中完成：voidUSART_DeInit(USART_TypeDef*USARTx);//串口復(fù)位比如要復(fù)位串口1，方法為：USART_DeInit(USART1);//復(fù)位串口13.串口參數(shù)初始化。串口初始化是通過USART_Init()函數(shù)實(shí)現(xiàn)的，voidUSART_Init(USART_TypeDef*USARTx,USART_InitTypeDef*USART_InitStruct)；這個(gè)函數(shù)的的第一個(gè)入口參數(shù)是指定初始化的串口標(biāo)號(hào)，這里選擇USART1。第二個(gè)入口參數(shù)是一個(gè)USART_InitTypeDef類型的結(jié)構(gòu)體指針，這個(gè)結(jié)構(gòu)體指針的成員變量用來設(shè)置串口的一些參數(shù)。一般的實(shí)現(xiàn)格式為：USART_InitStructure.USART_BaudRate=bound;//一般設(shè)置為9600;USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;//字長(zhǎng)為8位數(shù)據(jù)格式USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;//一個(gè)停止位USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;//無奇偶校驗(yàn)位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;//無硬件數(shù)據(jù)流控制USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//收發(fā)模式USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);//初始化串口從上面的初始化格式可以看出初始化需要設(shè)置的參數(shù)為：波特率，字長(zhǎng)，停止位，奇偶校驗(yàn)位，硬件數(shù)據(jù)流控制，模式（收，發(fā)）?？梢愿鶕?jù)需要設(shè)置這些參數(shù)。4.數(shù)據(jù)發(fā)送與接收。STM32的發(fā)送與接收是通過數(shù)據(jù)寄存器USART_DR來實(shí)現(xiàn)的，這是一個(gè)雙寄存器，包含了TDR和RDR。當(dāng)向該寄存器寫數(shù)據(jù)的時(shí)候，串口就會(huì)自動(dòng)發(fā)送，當(dāng)收到收據(jù)的時(shí)候，也是存在該寄存器內(nèi)。STM32庫函數(shù)操作USART_DR寄存器發(fā)送數(shù)據(jù)的函數(shù)是：voidUSART_SendData(USART_TypeDef*USARTx,uint16_tData);通過該函數(shù)向串口寄存器USART_DR寫入一個(gè)數(shù)據(jù)。STM32庫函數(shù)操作USART_DR寄存器讀取串口接收到的數(shù)據(jù)的函數(shù)是：uint16_tUSART_ReceiveData(USART_TypeDef*USARTx);通過該函數(shù)可以讀取串口接受到的數(shù)據(jù)。5.串口狀態(tài)。串口的狀態(tài)可以通過狀態(tài)寄存器USART_SR讀取。USART_SR的各位描述如圖所示：圖USART_SR寄存器各位描述這里關(guān)注一下兩個(gè)位，第5、6位RXNE和TC。RXNE（讀數(shù)據(jù)寄存器非空），當(dāng)該位被置1的時(shí)候，就是提示已經(jīng)有數(shù)據(jù)被接收到了，并且可以讀出來了。這時(shí)候要做的就是盡快去讀取USART_DR，通過讀USART_DR可以將該位清零，也可以向該位寫0，直接清除。TC（發(fā)送完成），當(dāng)該位被置位的時(shí)候，表示USART_DR內(nèi)的數(shù)據(jù)已經(jīng)被發(fā)送完成了。如果設(shè)置了這個(gè)位的中斷，則會(huì)產(chǎn)生中斷。該位也有兩種清零方式：1）讀USART_SR，寫USART_DR。2）直接向該位寫0。狀態(tài)寄存器的其他位這里就不做過多講解，大家需要可以查看中文參考手冊(cè)。在固件庫函數(shù)里面，讀取串口狀態(tài)的函數(shù)是：FlagStatusUSART_GetFlagStatus(USART_TypeDef*USARTx,uint16_tUSART_FLAG)；這個(gè)函數(shù)的第二個(gè)入口參數(shù)非常關(guān)鍵，它是標(biāo)示要查看串口的哪種狀態(tài)，比如上面介紹的RXNE(讀數(shù)據(jù)寄存器非空)以及TC(發(fā)送完成)。例如要判斷讀寄存器是否非空(RXNE)，操作庫函數(shù)的方法是：USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE);要判斷發(fā)送是否完成(TC)，操作庫函數(shù)的方法是：USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC);這些標(biāo)識(shí)號(hào)在MDK里面是通過宏定義定義的：#defineUSART_IT_PE((uint16_t)0x0028)#defineUSART_IT_TXE((uint16_t)0x0727)#defineUSART_IT_TC((uint16_t)0x0626)#defineUSART_IT_RXNE((uint16_t)0x0525)#defineUSART_IT_IDLE((uint16_t)0x0424)#defineUSART_IT_LBD((uint16_t)0x0846)#defineUSART_IT_CTS((uint16_t)0x096A)#defineUSART_IT_ERR((uint16_t)0x0060)#defineUSART_IT_ORE((uint16_t)0x0360)#defineUSART_IT_NE((uint16_t)0x0260)#defineUSART_IT_FE((uint16_t)0x0160)6.串口使能。串口使能是通過函數(shù)USART_Cmd()來實(shí)現(xiàn)的，使用方法是：USART_Cmd(USART1,ENABLE);//使能串口7.開啟串口響應(yīng)中斷。有些時(shí)候當(dāng)還需要開啟串口中斷，那么還需要使能串口中斷，使能串口中斷的函數(shù)是：voidUSART_ITConfig(USART_TypeDef*USARTx,uint16_tUSART_IT,FunctionalStateNewState)這個(gè)函數(shù)的第二個(gè)入口參數(shù)是標(biāo)示使能串口的類型，也就是使能哪種中斷，因?yàn)榇诘闹袛囝愋陀泻芏喾N。比如在接收到數(shù)據(jù)的時(shí)候（RXNE讀數(shù)據(jù)寄存器非空），要產(chǎn)生中斷，那么們開啟中斷的方法是：USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//開啟中斷，接收到數(shù)據(jù)中斷在發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束的時(shí)候（TC，發(fā)送完成）要產(chǎn)生中斷，那么方法是：USART_ITConfig(USART1，USART_IT_TC，ENABLE);8.獲取相應(yīng)中斷狀態(tài)。當(dāng)使能了某個(gè)中斷的時(shí)候，當(dāng)該中斷發(fā)生了，就會(huì)設(shè)置狀態(tài)寄存器中的某個(gè)標(biāo)志位。經(jīng)常在中斷處理函數(shù)中，要判斷該中斷是哪種中斷，使用的函數(shù)是：ITStatusUSART_GetITStatus(USART_TypeDef*USARTx,uint16_tUSART_IT)比如使能了串口發(fā)送完成中斷，那么當(dāng)中斷發(fā)生了，便可以在中斷處理函數(shù)中調(diào)用這個(gè)函數(shù)來判斷到底是否是串口發(fā)送完成中斷，方法是：USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_TC)返回值是SET，說明是串口發(fā)送完成中斷發(fā)生。3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)需要用到的硬件資源有：指示燈D3串口4圖4-7-1串口實(shí)驗(yàn)硬件電路圖本實(shí)驗(yàn)使用串口4，接單片機(jī)PC10，PC11，通過USB轉(zhuǎn)串口線直接和PC機(jī)相連，使用指示燈指示串口是否中斷，D3連接PC0上.核心代碼/*****************************************************************************名稱：USART_Config(USART_TypeDef*USARTx)*功能：串口1配置*入口參數(shù)：USART_TypeDef串口號(hào)*出口參數(shù)：無*說明：串口配置相關(guān)****************************************************************************/voidUSART_Config(USART_TypeDef*USARTx){USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;//速率9600bpsUSART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;//數(shù)據(jù)位8位USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;//停止位1位USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;//無校驗(yàn)位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;//無硬件流控USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//收發(fā)模式/*ConfigureUSART1*/USART_Init(USARTx,&USART_InitStructure);//配置串口參數(shù)函數(shù)/*EnableUSART1ReceiveandTransmitinterrupts*/USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//使能接收中斷USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TXE,ENABLE);//使能發(fā)送緩沖空中斷/*EnabletheUSART1*/USART_Cmd(USART1,ENABLE);}/*****************************************************************************名稱：USART1_IRQHandler(void)*功能：串口1中斷服務(wù)程序*入口參數(shù)：無*出口參數(shù)：無*說明：串口中斷****************************************************************************/voidUSART1_IRQHandler(void)//串口1中斷服務(wù)程序{unsignedinti;if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET)//判斷讀寄存器是否非空{(diào)RxBuffer1[RxCounter1++]=USART_ReceiveData(USART1);//將讀寄存器的數(shù)據(jù)緩存到接收緩沖區(qū)里if(RxBuffer1[RxCounter1-2]==0x0d&&RxBuffer1[RxCounter1