目錄

一、串口通信協議

1、UART簡介

2、 UART通信協議

（1）起始位

（2）資料幀

（3）奇偶校驗位

（4）停止位

（5）下個起始位

（6）波特率

二、STM32的USART串口通信(中斷)

3、要求

2、工程的建立

三、建立STM32與PC之間的通信基礎

1、串口助手的使用

2、效果呈現

參考資料：

一、串口通信協議

1、UART簡介

嵌入式開發中，UART串口通信協議是我們常用的通信協議（UART、I2C、SPI等）之一，全稱叫做通用異步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），是異步串口通信協議的一種，作業原理是將傳輸資料的每個字符一位接一位地傳輸，它能將要傳輸的資料在串行通信與并行通信之間加以轉換，能夠靈活地與外部設備進行全雙工資料交換，

注：在此開發板中，是有USART（Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter通用同步異步收發器）串口的，USART相當于UART的升級版，USART支持同步模式，因此USART 需要同步始終信號USART_CK（如STM32 單片機），通常情況同步信號很少使用，因此一般的單片機UART和USART使用方式是一樣的，都使用異步模式，因為USART的使用方法上跟UART基本相同，所以在此就以UART來講該通信協議了，

2、 UART通信協議

（1）起始位

當未有資料發送時，資料線處于邏輯“1”狀態；先發出一個邏輯“0”信號，表示開始傳輸字符，

（2）資料幀

緊接著起始位之后，資料位的個數可以是4、5、6、7、8等，構成一個字符，通常采用ASCII碼，從最低位開始傳送，靠時鐘定位，

（3）奇偶校驗位

資料為加上這一位后，使得“1”的位數應為偶數（偶校驗）或奇數（奇校驗），以此來校驗資料傳送的正確性，

（4）停止位

它是一個字符資料的結束標志，可以是1位、1.5位、2位的高電平， 由于資料是在傳輸線上定時的，并且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現了小小的不同步，因此停止位不僅僅是表示傳輸的結束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會，適用于停止位的位數越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是資料傳輸率同時也越慢，

（5）下個起始位

處于邏輯“1”狀態，表示當前線路上沒有資料傳送，進入空閑狀態，

處于邏輯“0”狀態，表示開始傳送下一資料段，

（6）波特率

表示每秒鐘傳送的碼元符號的個數，是衡量資料傳送速率的指標，它用單位時間內載波調制狀態改變的次數來表示，

常用的波特率有：9600、115200……

時間間隔計算：1秒除以波特率得出的時間，例如，波特率為9600的時間間隔為1s / 9600（波特率） = 104us，

這些就是UART對通信協議的一些理解，如果想詳細了解請參考：基于STM32之UART串口通信協議（一）詳解 - LLLIN000 - 博客園 (cnblogs.com)

二、STM32的USART串口通信(中斷)

3、要求

2、完成一個STM32的USART串口通訊程式，要求：

1）設定波特率為115200，1位停止位，無校驗位；

2）STM32系統給上位機（win10）連續發送“hello windows！”，win10采用“串口助手”工具接收，

2、工程的建立

在我們前面的學習中已經介紹過兩種建立工程的方式，分別是STM32CubeMX生成基礎代碼和使用大佬的工程模板檔案，這里我們還是選擇用大佬"洋桃電子"撰寫好的工程檔案來完善即可，

我們要實作的功能是USART串口通信，所以我們也照葫蘆畫瓢創建一個usart.c檔案并添加到我們的Basic檔案夾里，然后我們下一步該做什么呢，相信你心中一定有答案了，初始化！接下來我們就來看看我們的代碼怎么寫，

usart.c：

#include "usart.h"
	  	 
//使UASRT串口可用printf函式發送
//在usart.h檔案里可更換使用printf函式的串口號	  
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)             
//標準庫需要的支持函式                 
struct __FILE {
	int handle; 
}; 
FILE __stdout;       
//定義_sys_exit()以避免使用半主機模式    
_sys_exit(int x){ 
	x = x; 
} 
//重定義fputc函式 
int fputc(int ch, FILE *f){      
	while((USART_n->SR&0X40)==0);//回圈發送,直到發送完畢   
    USART_n->DR = (u8) ch;      
	return ch;
}
#endif 


/*
USART1串口相關程式
*/
 
#if EN_USART1   //USART1使用與屏蔽選擇
u8 USART1_RX_BUF[USART1_REC_LEN];     //接識訓沖,最大USART_REC_LEN個位元組.
//接收狀態
//bit15，	接收完成標志
//bit14，	接收到0x0d
//bit13~0，	接收到的有效位元組數目
u16 USART1_RX_STA=0;       //接收狀態標記
/*
USART1專用的printf函式
當同時開啟2個以上串口時，printf函式只能用于其中之一，其他串口要自創獨立的printf函式
呼叫方法：USART1_printf("123"); //向USART2發送字符123
*/
void USART1_printf (char *fmt, ...){ 
	char buffer[USART1_REC_LEN+1];  // 資料長度
	u8 i = 0;	
	va_list arg_ptr;
	va_start(arg_ptr, fmt);  
	vsnprintf(buffer, USART1_REC_LEN+1, fmt, arg_ptr);
	while ((i < USART1_REC_LEN) && (i < strlen(buffer))){
        USART_SendData(USART1, (u8) buffer[i++]);
        while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET); 
	}
	va_end(arg_ptr);
}	  
void USART1_Init(u32 bound){ //串口1初始化并啟動
    //GPIO埠設定
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;	 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//使能USART1，GPIOA時鐘
     //USART1_TX   PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//復用推挽輸出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  
    //USART1_RX	  PA.10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空輸入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 
   //Usart1 NVIC 配置
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0 ;//搶占優先級3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;		//子優先級3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根據指定的引數初始化VIC暫存器 
   //USART 初始化設定
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//一般設定為9600;
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字長為8位資料格式
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一個停止位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//無奇偶校驗位
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//無硬體資料流控制
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收發模式
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//開啟ENABLE/關閉DISABLE中斷接收到資料時中斷 讀暫存器DR清零，也可軟體手動清零
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口 
}

void USART1_IRQHandler(void){ //串口1中斷服務程式（固定的函式名不能修改）	
	u8 Res;
	//以下是字串接收到USART1_RX_BUF[]的程式，(USART1_RX_STA&0x3FFF)是資料的長度（不包括回車）
	//當(USART1_RX_STA&0xC000)為真時表示資料接收完成，即超級終端里按下回車鍵，
	//在主函式里寫判斷if(USART1_RX_STA&0xC000)，然后讀USART1_RX_BUF[]陣列，讀到0x0d 0x0a即是結束，
	//注意在主函式處理完串口資料后，要將USART1_RX_STA清0
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET){  //接收中斷(接收到的資料必須是0x0d 0x0a結尾)		
		Res =USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR);	//讀取接收到的資料
		printf("%c",Res); //把收到的資料以 a符號變數 發送回電腦		
		if((USART1_RX_STA&0x8000)==0){//接收未完成			
			if(USART1_RX_STA&0x4000){//接收到了0x0d				
				if(Res!=0x0a)USART1_RX_STA=0;//接收錯誤,重新開始
				else USART1_RX_STA|=0x8000;	//接收完成了 
			}else{ //還沒收到0X0D					
				if(Res==0x0d)USART1_RX_STA|=0x4000;
				else{
					USART1_RX_BUF[USART1_RX_STA&0X3FFF]=Res ; //將收到的資料放入陣列
					USART1_RX_STA++;	//資料長度計數加1
					if(USART1_RX_STA>(USART1_REC_LEN-1))USART1_RX_STA=0;//接收資料錯誤,重新開始接收	  
				}		 
			}
		}   		 
	} 
} 
#endif

可以看到咱們的代碼中用了 NVIC ，那么這個 NVIC 是個什么玩意兒呢，這就是我們之前說到過的中斷，這時候肯定就有小伙伴要問了，我們為什么要用到中斷呢，中斷的作用是啥呢，首先我們要知道我們的串口發送資料可以用中斷方式和掃描方式，那么二者的區別在哪兒呢，在這里我舉一個通俗易懂的例子大家就可以明白了，咱們班上有人撿到100塊錢，我們把錢交給輔導員希望輔導員找到失主并歸還給他，

掃描方式：掃描方式就相當于輔導員找到咱們班然后一個一個問，這錢是不是你的，丟了多少，一個一個排查下去最后找到失主并完成我們的任務（歸還財務），這種方式聽起來很傻而且很麻煩，所以接下來我們就要講到中斷的方式啦，

中斷方式：輔導員不再主動，而是被動地等著失主自己去辦公室詢問他，確認失主以后歸還錢財，是不是覺得這種方式才是我們的慣性思維，好了，相信大家也能了解中斷和掃描的卻別了吧，

還記得我們上次說過的咱們的板子上TX是PA.9，RX是PA.10嗎，所以我們需要做些啥呢，是的，就是要初始化這兩個管腳并開啟USART功能，配置好我們需要用的管腳以后我們就需要開啟中斷，設定中斷模式并撰寫中斷函式，相信學過51單片機的小伙伴都接觸過中斷，當咱們的程式收到中斷的信號時就會跳到咱們的中斷函式中并執行中斷函式，咱們這次需要完成的功能是串口通信，所以咱們的中斷信號是接收完成或者是接收錯誤，大家可以看看上面的注釋,也可以參考一下:淺談USART_RX_STA各位的描述以及是如何實作資料接收的_JackCrum的博客-CSDN博客

好了,說了這么多,既然咱們有了usart.c檔案就要有一個usart.h檔案來宣告咱們剛剛定義的函式,然后方便我們在main.c檔案中呼叫,那么現在我們就來創建這個檔案吧，

usart.h:

#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include <string.h>
#include "stdio.h"	
#include "sys.h" 
#define USART_n		USART1  //定義使用printf函式的串口，其他串口要使用USART_printf專用函式發送

#define USART1_REC_LEN  			200  	//定義USART1最大接收位元組數
#define EN_USART1 			1		//使能（1）/禁止（0）串口1
extern u8  USART1_RX_BUF[USART1_REC_LEN]; //接識訓沖,最大USART_REC_LEN個位元組.末位元組為換行符  
extern u16 USART1_RX_STA;         		//接收狀態標記	

//函式宣告
void USART1_Init(u32 bound);//串口1初始化并啟動
void USART1_printf(char* fmt,...); //串口1的專用printf函式
#endif

這個檔案里裝的都是一些函式宣告以及一些變數的定義，現在俺們就需要把這兩個檔案保存并添加進俺們的Basic檔案夾里啦，上次我忘了說如何將.h檔案添加進咱們的工程中，有的小伙伴就向我反應咱們的編譯有問題，今天我就來教教大家如何將.h檔案添加進來，

首先咱們還是點擊“仙女棒”，然后選擇 C/C++ ，

看到下面有個路徑選擇沒有（Include Paths）， 咱們點擊后面的省略號，

可以看到此時我們就需要選擇路徑了，我們只需要點擊添加并找到我們放.h的檔案夾添加進來就OK啦，

在介紹完我們的usart檔案之后，我們再來講講我們的main.c檔案該如何撰寫，相信大家現在都知道咱們的第一步是啥啦，沒錯，就是呼叫我們的初始化函式，然后剩下的只需要將咱們的串口輸出函式寫在while回圈中就OK啦，

main.c：

#include "stm32f10x.h" //STM32頭檔案
#include "delay.h"
#include "usart.h"


int main (void){//主程式
	//初始化程式
	RCC_Configuration(); //時鐘設定
	USART1_Init(115200); //串口初始化（引數是波特率）
	//主回圈
	while(1){
		printf("hello windows "); //純字串發送資料到串口

        delay_ms(1000); //延時
	}
}

大家可以看到我們將波特率設定為了題目要求的“115200” ，這也可以根據大家的需求來更改也是沒問題的，但是在這里我們一定要記住這個數字，因為后面要用到，各位小伙伴一定發現了一個問題，這里咱們的串口輸出用的函式是“printf”，是不是大家對這個函式格外親切呀，在這里我要說的是，我們尤其要注意這個“printf”函式，當我們只開啟一個串口通信時，我們可以直接用“printf”函式輸出到我們的串口助手界面，但是如果我們要使用多個串口時，咱們的芯片就無法區分我們要輸出的是哪個了，所以這個時候我們就要自己創建每個串口對應的輸出函式了，但是在這里我們只開啟了USART1，所以可以直接用“printf”函式就足夠啦，

現在我們編譯并運行咱們的程式，準備好燒錄進咱們的板子中，燒錄程序如果還有不清楚的小伙伴可以參考我之前的博客(25條訊息) 用STM32F103C8T6制作流水燈_txmnQAQ的博客-CSDN博客，由于我們這次實作的功能不像之前的流水燈能通過咱們的LED直接表現出來，我們要借助一定的工具才能觀察到我們的實驗結果，

三、建立STM32與PC之間的通信基礎

在我們之前的學習中就已經建立過板子與我們的PC之間的通信了，也許你還沒反應過來，但是這是我們已經做過的事情啦，仔細回想一下我們是怎樣將USB-TTL與板子連接并且燒錄程式的呢，實際上這就是一種通信連接啊，將板子的發送接到PC的接收，板子的接收接到PC的發送，只是我們之前沒有實作UASAT串口發送功能而已，

1、串口助手的使用

所以我們現在暫時不要動燒錄時的接線，咱們直接打開咱們的串口助手，（我這里用的是“洋桃電子”家的串口助手，我將它放入百度網盤供大家下載，

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1QsM4UWR557wzmJqYCL2hcw
提取碼：1111

咱們現在打開安裝好的串口助手，如下圖：

埠號我們可以參考咱們FlyMCU中燒錄程式那個埠，我的是COM4埠，大家根據自己的來，是否還記得之前程式撰寫的時候我讓大家記得波特率為 115200 ，我說后面咱們要用的，現在就派上用場啦 ，然后我們是在PC上接收來自板子上的“hello windows”，所以我們選擇接受模式中的“字符”，設定完成后如下圖：

2、效果呈現

現在我們只需要最后一步，打開埠，神奇的事情就會發生啦！

咱們的對話框中會間隔一秒發送一個“hello windows” ，咱們本次實驗就完成啦！

注：在我們使用串口助手觀察時，咱們的COM4埠，也就是接板子那個埠是被占用了的，這時候如果發現咱們的程式有問題想重新燒錄進去，一定要記得先在串口助手中將埠關閉！！！要不然我們直接使用FlyMCU的話就會報錯，報告埠被占用，如下圖：

參考資料：

(25條訊息) 淺談USART_RX_STA各位的描述以及是如何實作資料接收的_JackCrum的博客-CSDN博客

基于STM32之UART串口通信協議（一）詳解 - LLLIN000 - 博客園 (cnblogs.com)

百度網盤鏈接：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1QsM4UWR557wzmJqYCL2hcw
提取碼：1111