我在高职教STM32——串口通信（4）
大家好，我是老耿，高职青椒一枚，一直从事单片机、嵌入式、物联网等课程的教学。对于高职的学生层次，同行应该都懂的，老师在课堂上教学几乎是没什么成就感的。正因如此，才有了借助 CSDN 平台寻求认同感和成就感的想法。在这里，我准备陆续把自己花了很多心思的教学设计分享出来，主要面向广大师生朋友，单片机老鸟就略过吧。欢迎点赞+关注，各位的支持是本人持续输出的动力，多谢多谢！
通信，按照传统的理解就是信息的传输与交换。对于像STM32这样的单片机来说，通信则与传感器、存储芯片、外围控制芯片等技术紧密结合，成为整个单片机系统的“神经中枢”。没有通信，单片机所实现的功能仅仅局限于单片机本身，就无法通过其它设备获得有用信息，也无法将自己产生的信息告诉其它设备。如果单片机通信没处理好的话，它和外围器件的合作程度就会受到限制，最终整个系统也无法完成强大的功能，由此可见单片机通信技术的重要性。UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，即通用异步收发器）串行通信是单片机最常用的一种通信技术，通常用于单片机和电脑之间、单片机和单片机之间、单片机与外围器件的通信。
【学习目标】
- 知道通信基本概念的含义；
- 理解通信机制中物理层和协议层分离的理念；
- 学会配置STM32的串口功能；
- 了解printf()函数“打印”至串口的实现过程；
- 掌握使用串口调试软件对单片机的调试方法。
STM32串口通信涉及的知识较多，为了不让篇幅太长，本章打算分五个部分来讲解，本文是第四部分。
五、STM32的USART收发通信实验
我们经常使用USART来实现STM32与电脑之间的数据传输。这使得我们调试程序非常方便，比如我们可以把一些变量的值、函数的返回值、寄存器标志位等等通过USART发送到串口调试助手，这样我们可以非常清楚程序的运行状态，当我们正式发布程序时再把这些调试信息去除即可。我们不仅仅可以将数据发送到串口调试助手，我们还可以在串口调试助手发送数据给STM32，程序根据接收到的数据进行下一步工作。
5.1 任务描述
通过本实验，我们来测试和体验一下串口最基本的发送和接收效果，如图15所示。首先，通电之后在串口助手上“打印”开机信息；接着，开发板进入等待接收串口数据的状态，如果我们在串口助手发送区域输入任意内容（以回车结束），单击“手动发送”按钮，则在串口助手接收区回显相同的信息。工作期间，绿色LED一直闪烁，表明程序正在运行。
5.2 工程文件清单
综上所述，串口数据的收发对于STM32的开发来说，算得上是一种“标配”功能，这就是为什么我们从第一个实验开始就在工程 Basic 目录下放了 usart.c 和 usart.h 两个文件，用于串口的初始化和中断接收。现在，是时候结合以上的知识来剖析这两个文件里的代码了，我们把本实验的工程文件清单列在图16中。
5.3 硬件电路
图17和图18把开发板上与USART有关的电路连接呈现出来了，本实验只用到了USART1这个串口，硬件连接和配置上只关注该串口即可。
5.4 编程要点
- 使能RX和TX引脚GPIO时钟和USART时钟；
- 初始化GPIO，并将GPIO复用到USART上；
- 配置USART参数；
- 配置中断控制器并使能USART接收中断；
- 使能USART；
- 在USART接收中断服务函数实现数据接收和发送。
5.5 usart.h代码剖析
usart.h 和 usart.c 这两个文件的源码来自正点原子STM32系列的开发板，版权归广州市星翼电子科技有限公司所有。根据笔者自己的开发和教学经验，在STM32串口驱动的完整性和可移植性方面，正点原子的确做的非常优秀，我们不妨就来学习一下人家的优秀之处。由于串口驱动源码背后涉及的信息量较大，本小节先剖析 usart.h 头文件的源码，如代码清单2所示。源码中仅给了简要注释，详细的阐释见代码清单后的注解，阅读时最好结合 usart.c 的源码一起来看。
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// 代码清单2：usart.h
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#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "stdio.h" //为了使用printf()函数
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//本程序只供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途
//ALIENTEK STM32开发板
//串口1初始化
//正点原子@ALIENTEK
//技术论坛:www.openedv.com
//Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2009-2019
//All rights reserved
//************************************************************
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// 必要的宏定义
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#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
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// 全局变量声明
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//接收缓冲，最大USART_REC_LEN个字节，末字节为换行符
extern u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];
//接收状态标记
extern u16 USART_RX_STA;
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// 函数声明
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void uart_init(u32 bound);
#endif第8行的 stdio.h 这个头文件大家肯不会陌生，这是标准C的输入/输出库，我们把它包含进来是为了使用经典的printf()函数，其用意估计大家也猜到了，那就是“打印”信息，这不就是本章的主要目的吗？但这里其实还有两个问题需要解决：第一，标准库里的 printf() 是向显示器这个标准输出设备“打印”信息，而我们却希望向串口这个设备“打印”信息，这里便涉及到一个“重定向”的问题；第二，stdio.h 这是标准C库里才有的头文件，但STM32硬件和Keil软件究竟是否支持这个库，这里又涉及到一个“半主机调试”模式的问题。关于这两个问题，我们会结合 usart.c 的源码来解释。
第23行定义的宏用来规定串口一次能接收的长度（即字节数），这个数不宜太大，否则一次接收太多内容可能存在数据包丢失的情况。那如果实际接收内容的长度超过了这个规定值该怎么办呢？我们会在接收数据的中断程序中进行处理，分多次接收即可。
第24行定义的宏将配合 usart.c 文件里的条件编译决定是否开启串口接收的功能。一般情况下，如果只是使用串口“打印”调试信息，是不需要启用接收功能的，那么把这个宏的值改为0即可。
第30行声明了一个字符数组，用来存放串口一次接收的内容。
第32行声明的变量是u16类型的，它的16个bit位表示的信息如图19所示。这里有必要阐明的一点是，我们习惯的回车效果在ASCII码里其实是用“回车+换行”两个字符表示的，我们把这两个字符的相关信息汇总到表3中。结合 USART_RX_STA 变量的含义可知，串口接收的内容如果遇到了回车，表示这次接收的结束。同理，如果我们想通过 printf() 函数“打印”出回车效果，那么就需要“\r\n”连续两个转义字符来实现。
（第四部分完，usart.c源码会在第五部分中详细剖析）
原文地址：https://blog.csdn.net/gmc832002/article/details/140560251
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