STM32單片機入門學習——第27節: [9-3] USART串口發送串口發送+接收

寫這個文章是用來學習的,記錄一下我的學習過程。希望我能一直堅持下去,我只是一個小白,只是想好好學習,我知道這會很難，但我還是想去做！

本文寫于：2025.04.08

STM32開發板學習——第27節: [9-3] USART串口發送&串口發送+接收

前言
開發板說明
引用
解答和科普
一、串口發送
二、發送+接收
問題
總結

前言

? ?本次筆記是用來記錄我的學習過程,同時把我需要的困難和思考記下來,有助于我的學習，同時也作為一種習慣,可以督促我學習,是一個激勵自己的過程,讓我們開始32單片機的學習之路。
? ?歡迎大家給我提意見,能給我的嵌入式之旅提供方向和路線，現在作為小白,我就先學習32單片機了,就跟著B站上的江協科技開始學習了.
? ?在這里會記錄下江協科技32單片機開發板的配套視頻教程所作的實驗和學習筆記內容，因為我之前有一個開發板,我大概率會用我的板子模仿著來做.讓我們一起加油！
? ?另外為了增強我的學習效果：每次筆記把我不知道或者問題在后面提出來,再下一篇開頭作為解答！

開發板說明

? ?本人采用的是慧凈的開發板,因為這個板子是我N年前就買的板子,索性就拿來用了。另外我也購買了江科大的學習套間。
? ?原理圖如下
1、開發板原理圖
在這里插入圖片描述
2、STM32F103C6和51對比

3、STM32F103C6核心板

視頻中的都用這個開發板來實現,如果有資源就利用起來。另外也計劃實現江協科技的套件。

下圖是實物圖
在這里插入圖片描述

引用

【STM32入門教程-2023版細致講解中文字幕】
還參考了下圖中的書籍:
STM32庫開發實戰指南：基于STM32F103（第2版）
在這里插入圖片描述
數據手冊

解答和科普

一、串口發送

在這里插入圖片描述
這是USB轉串口模塊,這里有個跳線帽,說過這個跳線帽要接在VCC和3.3V上,因為VCC是給CH340芯片供電,選擇通信的TTL電平為3.3V, 然后通信引腳TXD和RXD要接在STM32的PA9和PA10口,為什么是這兩個口呢,看一下引腳定義表,計劃用USART1進行通信,所以選擇這兩個引腳。TX和RX交叉連接,不要接錯了。在接線圖里,接A9(TX)接的就是串口模塊的RXD(接受), 然后串口模塊的TXD（發送）要接在STM32的PA10(RX接收)。然后,兩個設備之間要把負極接在一起,進行共地,一般多個系統之間互聯,都要進行共地,這樣電平才能有高低的參考。最后這個串口和STlink都要插在電腦上,這樣STM32和串口模塊都要獨立供電,所以這里通信的電源正極就不需要接了,直接3根線就行了。
在這里插入圖片描述
初始化流程：

第一步,開啟時鐘,把需要用的USART和GPIO的時鐘打開；
第二部,GPIO初始化,把TX配置成復用輸出,RX配置成輸入；
第三步,配置USART,直接使用一個結構體,就可以把這里所有參數都配置好了；
第四步，如果你只需要發送的功能，就直接開啟USART，初始化就結束了，如果你需要接受的功能，可能還需要配置中斷，那就在開啟USART之前，再加上ITConfig和NVIC的代碼就行了。
那初始化完成之后，如果要發送數據，調用一個發送函數就行了，如果要接受數據，就調用接受的函數，如果要獲取發送和接受的狀態，就調用獲取標志位的函數，這就是USART外設的使用思路。

void USART_ClockInit(USART_TypeDef* USARTx, USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);
void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);

配置同步時鐘輸出的，包括時鐘是不是要輸出，時鐘的極性相位等參數，因為參數比較多，也是用結構體配置的；

void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState);

開啟USART到DMA的觸發通道；

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

這兩個函數，在我們發送和接收的時候會用到；寫和讀DR寄存器，DR寄存器內部有4個寄存器，控制發送與接收，執行細節上一節已經分析過了，寫DR就是發送，讀DR就是接收，至于怎么產生波形。怎么判斷輸入，軟件不管；

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

標志位相關函數

首先引腳模式：TX引腳是USART外設控制的輸出腳，所以要選用復用推挽輸出；
RX引腳是USART外設數據輸入腳，所以要選擇輸入模式，輸入模式并不分什么普通輸入、復用輸入，一根線只能有一個輸出，但可以有多個輸入，所以輸入腳外設和GPIO都可以同時用，一般RX配置是浮空輸入或者上拉輸入，因為串口波形空閑狀態時高電平，所以不使用下拉輸入，引腳模式不清楚的話，還是可以看一下手冊，GPIO那一節有個推薦的配置表，可以參考一下；目前只需要數據發送，所以只初始化TX就行了，引腳模式這里，選擇AF_PP;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);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);

這樣就是把PA9配置為復用推挽輸出，供USART1的TX使用，那引腳就初始化好了；
配置USART

USART_InitTypeDef   USART_InitStructure;USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;			//波特率USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; 	//控制流USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx;		//串口模式要想接收再|USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;	//無校驗位USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;	//停止位1位USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;	//數據位8位USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);USART_Cmd(USART1,ENABLE);			//開啟

第一個參數波特率：可以直接寫個9600就行，寫完之后，這個Init函數內部會自動算好9600對應的分頻系數，然后寫入到BRR寄存器；
第二個參數是硬件流控制：我們不使用所以選擇None；
第三個參數是串口模式：我們放到這里，這里可以選擇TX發送模式和RX接收模式，如果你繼續要發送有需要接收，那就用或符號把TX和RX或起來，
第四個參數是校驗位：
第五個參數是停止位；
第六個參數哦是8位數據；

發送一個字節

void Serial_SendByte(uint8_t Byte)		//發送一個字節
{USART_SendData(USART1,Byte);while (USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);}

main.C

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"int main(void)
{OLED_Init();Serial_Init();Serial_SendByte(0x66);OLED_ShowString(1,2,"Hello STM32 MCU");while(1){}
}

Serial

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid Serial_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//開啟時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);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);	USART_InitTypeDef   USART_InitStructure;USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;			//波特率USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; 	//控制流USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx;		//串口模式要想接收再|USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;	//無校驗位USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;	//停止位1位USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;	//數據位8位USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);USART_Cmd(USART1,ENABLE);			//開啟
}void Serial_SendByte(uint8_t Byte)		//發送一個字節
{USART_SendData(USART1,Byte);while (USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);}

#ifndef __SERIAL_H
#define __SERIAL_Hvoid Serial_Init(void);
void Serial_SendByte(uint8_t Byte);#endif

實驗現象
在這里插入圖片描述

HEX模式：只能顯示一個個的十六進制數，不能顯示文本0x41；
文本模式；以原始數據編碼后的形式顯示 0x41對應A；

UFT8

Serial_SendByte('A');也是發送0x41；

發送數組

void Serial_SendArray(uint8_t *Array,uint16_t Length)
{uint16_t i;for(i=0;i<Length;i++){Serial_SendByte(Array[i]);}}

在這里插入圖片描述
發送字符串

void Serial_SendString(char *String)
{uint8_t i;for(i=0;String[i]!='\0';i++){Serial_SendByte(String[i]);}}

在這里插入圖片描述

	Serial_SendString("Hello STM32 MCU\r\n");

這個可以執行換行：\r\n,
在這里插入圖片描述

發送數字

uint32_t Serial_Pow(uint32_t X,uint32_t Y)
{uint32_t Result=1;while (Y--){Result *=X;}return Result;}
void  Serial_SendNumber(uint32_t Number,uint8_t Length)
{uint8_t i;for (i=0;i< Length;i++){Serial_SendByte(Number/Serial_Pow(10,Length-i-1)%10+'0');}}

在這里插入圖片描述
使用printf函數

在這里插入圖片描述
printf函數默認輸出到屏幕，我們單片機沒有屏幕，所以要進行重定向：
在串口模塊里加上#include <stdio.h>

int fputc(int ch,FILE *f)
{Serial_SendByte(ch);return ch;
}

printf("Num= %d\r\n",666);

那么重定向fput跟printf有什么關系呢：fputc是printf函數的底層，printf函數在打印的時候，就是不斷調用fput函數一個個打印的，我們把fputc函數重定向到了串口，那printf自然就輸出到串口了，這樣printf就移植好了。
這種方法只能重定向一個，你定向到串口1了，那串口2再用就沒有用了，如果多個串口都想用printf怎么辦呢,這時候就可以用Sprintf，可以把格式化字符輸出到一個字符串里，所以這里可以先定義一個字符串：

	char String[100];sprintf(String,"Num= %d\r\n",666);Serial_SendString(String);

定義字符串，打印字符串；再發送字符串。我們要是能封裝這個過程，就再好不過了。
封裝Sprintf；可變參數

void Serial_Printf(char *format,...)
{char String[100];va_list arg;va_start(arg,format);vsprintf(String, format ,arg);va_end(arg);Serial_SendString(String);}

	Serial_Printf("Num= %d\r\n",666);

在這里插入圖片描述
顯示漢字
1、UTF8都是(加上–no-multibyte-chars)

Serial_Printf(“你好，世界”);
2、GB2312

然后再寫漢字，選擇GBK編碼，復位也可以顯示了。

二、發送+接收

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx |USART_Mode_Rx;

可以選擇查詢或者中斷，如果使用查詢，那初始化就結束了，如果使用中斷，那還需要在這里開啟中斷，配置NVIC；
查詢：
查詢的流程是，在主函數里不斷判斷RXNE標志位，如果置1了，就說明收到數據了，那再調用ReceiveData，讀取DR寄存器，這樣就行了。主函數演示不封裝了，
在這里插入圖片描述

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"uint8_t RxData;
int main(void)
{OLED_Init();Serial_Init();while(1){if(USART_GetFlagStatus(USART1 ,USART_FLAG_RXNE)== SET)	//收到數據{RxData=USART_ReceiveData(USART1);}OLED_ShowHexNum(1,1,RxData,2);//清除標志位}
}

中斷方法
首先，初始化這里，要加上開啟中斷的代碼：

	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef	NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn ;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd= ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

這里RXNE標志位一但置1了，就會向NVIC申請中斷，之后我們可以在中斷函數里接收數據；
要不要清楚標志位呢，如果你讀取了DR，就可以自動清除，如果沒讀取DR，就可以手動清除。
其實在中斷里，只是進行了數據轉存一下，最終還是要掃描查詢這個RxFlag，來接收數據的；對于單字節接收來說，可能轉存一下意義不大，主要展示一下中斷接收的寫法和多字節數據包接收；
在各自的函數中分別用了；

void  USART1_IRQHandler(void)
{if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET){Serial_RxData=USART_ReceiveData(USART1);Serial_RxFlag=1;USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);}}

uint8_t  Serial_GetRxFlag(void)
{if(Serial_RxFlag == 1){Serial_RxFlag=0;return  1;}return 0;	
}uint8_t  Serial_GetRxData (void)
{return Serial_RxData;
}

main.C

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"uint8_t RxData;
int main(void)
{OLED_Init();Serial_Init();OLED_ShowString(1,1,"Hello STM32 MCU");OLED_ShowString(2,1,"RxData:");while(1){if(Serial_GetRxFlag()==1)	//收到數據{RxData=Serial_GetRxData();Serial_SendByte(RxData);}OLED_ShowHexNum(2,8,RxData,2);//清除標志位}
}

Serial.ch

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"uint8_t Serial_RxData;
uint8_t Serial_RxFlag;void Serial_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//開啟時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);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_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);	USART_InitTypeDef   USART_InitStructure;USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;			//波特率USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; 	//控制流USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx |USART_Mode_Rx;		//串口模式要想接收再|USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;	//無校驗位USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;	//停止位1位USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;	//數據位8位USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef	NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn ;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd= ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);USART_Cmd(USART1,ENABLE);			//開啟
}void Serial_SendByte(uint8_t Byte)		//發送一個字節
{USART_SendData(USART1,Byte);while (USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);}void Serial_SendArray(uint8_t *Array,uint16_t Length)
{uint16_t i;for(i=0;i<Length;i++){Serial_SendByte(Array[i]);}}void Serial_SendString(char *String)
{uint8_t i;for(i=0;String[i]!='\0';i++){Serial_SendByte(String[i]);}}
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X,uint32_t Y)
{uint32_t Result=1;while (Y--){Result *=X;}return Result;}
void  Serial_SendNumber(uint32_t Number,uint8_t Length)
{uint8_t i;for (i=0;i< Length;i++){Serial_SendByte(Number/Serial_Pow(10,Length-i-1)%10+'0');}}int fputc(int ch,FILE *f)
{Serial_SendByte(ch);return ch;
}void Serial_Printf(char *format,...)
{char String[100];va_list arg;va_start(arg,format);vsprintf(String, format ,arg);va_end(arg);Serial_SendString(String);}uint8_t  Serial_GetRxFlag(void)
{if(Serial_RxFlag == 1){Serial_RxFlag=0;return  1;}return 0;	
}uint8_t  Serial_GetRxData (void)
{return Serial_RxData;
}void  USART1_IRQHandler(void)
{if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET){Serial_RxData=USART_ReceiveData(USART1);Serial_RxFlag=1;USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);}}