串口簡介

UART：全雙工、異步、串行通信方式

經常用來打印調試信息

物理層

串口物理層有很多標準及變種：TTL、RS232、RS422、RS485等；

RS232 標準

[圖片上傳失敗...(image-6e7169-1692068503959)]上圖中，設備A 與設備B 的 DB9接口通過串口線連接，串口信號線中使用 RS232電平標準傳輸數據信號。由于 RS232電平標準不能直接被控制器識別，所以需要通過一個 “電平轉換芯片（如MA3232）” 來將 RS232電平和 TTL電平進行轉換（發送數據時，將TTL電平轉換成RS232電平；接收數據時，將RS232電平轉換成TTL電平）。

TTL電平標準 VS RS232電平標準

	邏輯0	邏輯1
TTL	0 ~ 0.5V	2.4V ~ 5V
RS232	+3V ~ +15V	-15V ~ -3V

電子電路中常用的是 TTL標準，理想狀態下，用 0V 表示邏輯0，用 5V 表示邏輯1，而實際情況允許一定的誤差，采用的是一個范圍。

RS232標準，為了增加串口通訊傳輸距離和提高抗干擾能力，使用 -15V 表示邏輯1，+15V 表示邏輯0，下圖是表示同一信號的 TTL電平和 RS232電平：

物理連接

DB9接口的信號線有9根，目前一般只使用 RXD、TXD、GND這3條信號線就可以了。

設備A   設備B
TXD  --  RXD
RXD  --  TXD
GND  --  GND
VCC  --  VCC

硬件電路

以 USART1 為例，使用 PA9 和 PA10 引腳（也可以使用其他引腳組合，詳見引腳復用）

編程指南

串口初始化指南

主要步驟如下：

1）GPIO 時鐘使能

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

2）USART1 時鐘使能

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

3）GPIO 復用模式初始化

使用 DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT 和 DEBUG_USART_RX_PIN 是為了方便代碼移植和書寫，后續代碼都是類似風格，不再單獨說明。

#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOA

#define DEBUG_USART_RX_PIN GPIO_Pin_10

#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOA

#define DEBUG_USART_TX_PIN GPIO_Pin_9

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; // 復用模式

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_PIN;

GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_PIN;

GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

4）引腳復用配置

GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_USART1);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART1);

5）UART 參數配置

主要設置如下參數：

波特率 115200
字長 8位
奇偶校驗無校驗
不使用硬件流控

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

6）使能串口

USART_Cmd(USART1, ENABLE);

串口接收中斷配置

7）配置 NVIC 嵌套中斷向量控制器

中斷優先級分組設置，一般是在 main() 函數中設置，后續默認已經配置，不再單獨說明。

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

NVIC 參數配置

void uart1_nvic_config(void){
    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);}

8）串口接收中斷使能

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);

串口收發數據接口

串口發送數據

如下是發送單個數據的接口，Data 最多是9位

// Transmits single data through the USARTx peripheral.

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)

{

USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF);

}

串口接收數據

// Returns the most recent received data by the USARTx peripheral.

uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx)

{

return (uint16_t)(USARTx->DR & (uint16_t)0x01FF);

}

重定向 printf() 和 scanf() 函數

int fputc(int ch, FILE *f)

{

USART_SendData(USART1, (uint8_t)ch);

/* 等待發送完畢 */

while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);

return (ch);

}

int fgetc(FILE *f)

{

/* 等待串口輸入數據 */

while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET);

return (int)USART_ReceiveData(USART1);

}

主要代碼