STM32F103学习笔记（4）—— 串口通信——发送、接收数据详解

首先说下printf函数如下图所示，该方法是重定义fputc函数，让他变成向上位机发送数据，发送的数据会通过串口调试助手打印出来。#if 1#pragma import(__use_no_semihosting)//标准库需要的支持函数struct __FILE{int handle;};FILE __stdout;//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式void _sys_exit(i

liu_endong

30341人浏览 · 2020-11-28 17:47:27

liu_endong · 2020-11-28 17:47:27 发布

1.首先说下printf函数

如下图所示，该方法是重定义fputc函数，让他变成向上位机发送数据，发送的数据会通过串口调试助手打印出来。

#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)
//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
    int handle;

};

FILE __stdout;
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
void _sys_exit(int x)
{
    x = x;
}
//重定义fputc函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    while((USART1->SR&0X40)==0)
    {

    }
    //循环发送,直到发送完毕
    USART1->DR = (u8) ch;
    return ch;
}
#endif

重定义stdio，这样写的原因猜测是让stm32可以使用printf函数来代替文件流输出数据，正常情况下c语言的printf是打印数据流在屏幕上，而keil编译后的二进制文件放在stm32芯片中，如果没有屏幕肯定是无法打印出来的（下次到lcd再仔细看看这个东西到底是个啥(ಥ_ಥ)）

总之，没有这几行代码，没法收到下位机发过来的数据

好像还有微库啥的，我现在也不清楚

stdio被用于这里

关于半主机模式，好像去掉这两个没有任何影响，可能是目前我没有使用屏幕什么的原因吧（后面再看看这到底是是个什么鬼）

让fputc重定义，同时printf重定义，使用串口1发送数据。在这里我猜测printf使用了fputc的实现，所以只要重定义fputc就可以顺便重定义printf。

具体打印过程：因为这个是把串口收到的数据重新发到上位机，然后打印出来。

所以先让接收到的字符放到输出流，然后输出流通过串口传给上位机，上位机再把输出流的数据放在文本域中，他的接收窗口就是一个文本域，正好我用java写过一个类似的，这东西就是QQ聊天界面的原型（个人猜测，如有错误请指正）

输出流中的字符以EOF结尾。

其实接收到的输入流的数据也是以EOF结尾的，所以如果你自己换行然后发两行数据他只会读取第一行的数据。

上个版本结束时候要发送回车换行\r\n，最近更新的xcom点击发送之后会自动拼接回车换行符，从发送数据可以看出来，下图我输出的是4个字符，而界面下面显示的是6个，说明直接点发送给自动拼接了回车换行符。

2.再看看接收相关的

开启USART1代码就不用说了吧，APB2，PA9、PA10啥的，正点原子的开发指南里面有

还是贴一下代码吧，注释也都很详细了，以下是USART1也就是串口1的初始化配置，入口参数是波特率，我现在一般用到的都是115200

关于波特率，就是按多少频率，实际上是规定通信双方多长时间接收或者发送一个数据，这个和数据位或者数据与计算机底层的运算有关，原子哥在教程里面通俗易懂的讲了一点，具体讲的啥我忘了，后期有机会我会做一个字节在计算机底层是怎么存储或传输相关的文章

void uart_init(u32 bound) {
    //GPIO端口设置
    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时钟

    //USART1_TX   GPIOA.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;	//复用推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9

    //USART1_RX	  GPIOA.10初始化
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10

    //Usart1 NVIC 配置
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//子优先级3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化NVIC寄存器

    //USART 初始化设置

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收发模式

    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1
}

数据的接收主要是靠中断来实现

该中断的逻辑就是，接收数据，存到数组，判断回车换行符，有的话就停止往数组里面保存。

存完的数据会在主函数里面被发到上位机。

u32 Tag=0;
void USART1_IRQHandler(void)                	//串口1中断服务程序
{
    u8 Res;
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  
    {
        Res = USART_ReceiveData(USART1);	//读取接收到的数据


        //0x8000是1000 0000 0000 0000
        //0x4000是100  0000 0000 0000
        //0x0a是1010
        //0x0d是1101
//        if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
        if(USART_RX_STA!=2)//下位机发送结束，开始接收数据
        {
//            if(USART_RX_STA&0x4000)
            if(USART_RX_STA==1)  
            {
                if(Res==0x0a)  //换行符 \n
                    USART_RX_STA=2;//接收完成
//                else
//				{
//					USART_RX_STA=2;	//接收完成了
//				}
            }
            else //还没收到0X0D
            {
                if(Res==0x0d)  //回车符  \r
                    USART_RX_STA=1;
                else
                {
					//0X3FFF是11 1111 1111 1111 十进制表示16383
//                    USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
//                    USART_RX_STA++;
					USART_RX_BUF[Tag]=Res ;
                    Tag++;
//                    if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))
//                    if(USART_RX_STA>199)
//                    USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收
					if(Tag>200)
                        Tag=0;//接收数据错误,重新开始接收...
                }
            }
        }
    }
}

usart.h头文件

#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "stdio.h"	
#include "sys.h" 


#define USART_REC_LEN  			200  	//定义最大接收字节数 200
#define EN_USART1_RX 			1		//使能（1）/禁止（0）串口1接收
	  	
extern u8  USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符 
extern u16 USART_RX_STA;         		//接收状态标记	

//如果想串口中断接收，请不要注释以下宏定义
void uart_init(u32 bound);
#endif

我改了正点原子的串口实验代码，看他写了一堆的0x8000、0x800、0x4000、0x400，开始看的时候一脸懵逼，以为这又是什么寄存器的赋值操作，结果看到USART_RX_STA是变量值为1的时候就明白了，这就是个单纯的标志。

如上我的代码，USART_RX_STA初始值为0，实际上你自己设置一个变量一点问题都没有。

这里我让USART_RX_STA初值为0，如果收到\r设置为1，如果收到\r，判断下一个数，如果是\n则USART_RX_STA置2，同时不再进入中断，同时也就不再保存数据。如果判断\r之后的一个数不是\n则继续接收数据。

接收数据的主要参数就是在串口中断里面，只要开了串口中断，那么只要有数据通过串口发过来就会触发中断。只要读取中断的状态就知道数据有没有发送，同时TX线传输数据，这时候USART_ReceiveData(USART1)会从串口1读取数据。

这个数据是一个位一个位来读取的，读取完成之后放在数组里面，数组大小是200，这个值随便设置。之前在做java时候看到个文章好像说一次传送多少个字节是最佳的，超过这个值会影响传输速率，具体是多少我忘了，大家有机会看到告诉我一下。

为什么这里要在199时候重置？其实只要小于200就行，数组存够200个就置零，防止数组越界。所以她这个操作会导致如果传输201个字符时候，先存下200个字符，200个之后数组下标置零重新存数，导致覆盖之前的数据，因为Tag置零，所以数据长度也会被置零，因此实际上发送201个数据接受了201个，但是只保存了1个，因此在上位机的输出窗口只有1个。

、

如下是一串超过200个字符的数据，串口显示情况

3.最后看看发送相关的

发送相关代码主要在主函数里面实现

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "pwm.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"

extern u32 timeSecond;
int main(void)
{

    delay_init();
    ledInit();
    uart_init(115200);
    TIM3_Int_Init(7999,8999);
    u16 t;
    u16 len;
	
	extern u16 Tag; 
    while(1)
    {
        if(USART_RX_STA==2)
        {
//            len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
			len=Tag;//得到此次接收到的数据长度
            printf("您发送的消息为:\r\n");
            for(t=0; t<len; t++)
            {
                USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]);//向串口1发送数据
                while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET)
				{
					//等待发送结束
				}
            }
            USART_RX_STA=0;  //接收状态置零，否则任务一直在接收数据，从而一直输出上次接收的数据
			Tag=0;  //数据长度清零，否则会拼接上次的
			printf("\r\n");  
        }

    }
}

在上面接收时候的串口中断里面，如果判断收到回车换行把USART_RX_STA置为2，在while里面判断USART_RX_STA为2就说明接收已经结束了然后开始发送，这样的操作我认为是半双工操作，如果开两个中断，即可以接收也可以发送应该就是全双工，需要修改的代码较多，关于全双工这里就不再探究了。

如上，先把Tag的值给len，实际上不用给len，直接比较也没问题，如下图所示。

如上图，先使用USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t])，把一个数据通过串口1传送出去。

传输过程中USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET，所以在这个时候while一直等待，让数据继续传输，等到数据传输完成USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)==SET，开始下一个字符传输，直到字符长度传输完成

数据传输完成之后再把USART_RX_STA置为0，实际上只要不是置为2和1，其他数都可以，这个在中断里面判断时候用。

同时把Tag置为0，让数组下标移到0，否则，下次接收数据会从当前位置继续累积，这个可以用作追加数据，比如在写文件时候，追加个覆盖两个操作（之前java写记事本时候这个追加和覆盖不是很明白，没想到这里直接从硬件底层了解到追加和覆盖的原理）

以上。

4.该程序整个代码

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "pwm.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"

extern u32 timeSecond;
int main(void)
{

    delay_init();
    ledInit();
    uart_init(115200);
    TIM3_Int_Init(7999,8999);
    u16 t;
    u16 len;
	
	extern u16 Tag; 
    while(1)
    {
        if(USART_RX_STA==2)
        {
//            len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
//			len=Tag;//得到此次接收到的数据长度
            printf("您发送的消息为:\r\n");
            for(t=0; t<Tag; t++)
            {
                USART_SendData(USART1, USART_RX_BUF[t]);//向串口1发送数据
                while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET)
				{
					//等待发送结束
				}
            }
            USART_RX_STA=0;  //接收状态置零，否则任务一直在接收数据，从而一直输出上次接收的数据
			Tag=0;  //数据长度清零，否则会拼接上次的
			printf("\r\n");  
        }

    }
}

usart.h

#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "stdio.h"	
#include "sys.h" 


#define USART_REC_LEN  			200  	//定义最大接收字节数 200
#define EN_USART1_RX 			1		//使能（1）/禁止（0）串口1接收
	  	
extern u8  USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符 
extern u16 USART_RX_STA;         		//接收状态标记	

//如果想串口中断接收，请不要注释以下宏定义
void uart_init(u32 bound);
#endif

usart.c

#include "sys.h"
#include "usart.h"

#if 1
//#pragma import(__use_no_semihosting)
//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{

};

FILE __stdout;
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
//void _sys_exit(int x)
//{
//
//}
//重定义fputc函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    while((USART1->SR&0X40)==0)
    {

    }
    //循环发送,直到发送完毕
    USART1->DR = (u8) ch;
    return ch;
}
#endif

#if EN_USART1_RX   //如果使能了接收         值为1，宏定义
//串口1中断服务程序
//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误
u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收状态
//bit15，	接收完成标志
//bit14，	接收到0x0d
//bit13~0，	接收到的有效字节数目
u16 USART_RX_STA=0;       //接收状态标记
void uart_init(u32 bound) {
    //GPIO端口设置
    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时钟

    //USART1_TX   GPIOA.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;	//复用推挽输出
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9

    //USART1_RX	  GPIOA.10初始化
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10

    //Usart1 NVIC 配置
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//子优先级3
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化NVIC寄存器

    //USART 初始化设置

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收发模式

    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1
}


u32 Tag=0;
void USART1_IRQHandler(void)                	//串口1中断服务程序
{
    u8 Res;
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  
    {
        Res = USART_ReceiveData(USART1);	//读取接收到的数据


        //0x8000是1000 0000 0000 0000
        //0x4000是100  0000 0000 0000
        //0x0a是1010
        //0x0d是1101
//        if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
        if(USART_RX_STA!=2)//下位机发送结束，开始接收数据
        {
//            if(USART_RX_STA&0x4000)
            if(USART_RX_STA==1)  
            {
                if(Res==0x0a)  //换行符 \n
                    USART_RX_STA=2;//接收错误,重新开始
//                else
//				{
//					USART_RX_STA=2;	//接收完成了
//				}
            }
            else //还没收到0X0D
            {
                if(Res==0x0d)  //回车符  \r
                    USART_RX_STA=1;
                else
                {
					//0X3FFF是11 1111 1111 1111 十进制表示16383
//                    USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
//                    USART_RX_STA++;
					USART_RX_BUF[Tag]=Res ;
                    Tag++;
//                    if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))
//                    if(USART_RX_STA>199)
//                    USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收
					if(Tag>200)
                        Tag=0;//接收数据错误,重新开始接收...
                }
            }
        }
    }
}
#endif

时间原因，sys相关代码不再贴上，usart代码应该是需要sys.c代码的。

sys.c代码在正点原子例程里面有，或者下次有时间再写一篇关于sys.c的文章。