2.26 串口发送&接收

串口收发接线图

串口初始化流程

第一步，开启时钟，把需要用的USART和GPIO的时钟打开。

第二步，GPIO初始化，把TX配置成复用输出，RX配置成输入。（TX引脚是USART外设控制的输出脚，所以要选择复用推挽输出）

第三步，配置USART，直接使用一个结构体，就可以把图上面所有的参数都配置好了。

第四步，如果你只需要发送的功能，就直接开启USART，初始化就结束了。

第五步，如果你还需要接收的功能，可能还需要配置中断。那就在开启USART之前，再加上ITConfig和NVIC的代码就行了。

初始化完成之后，如果要发送数据，就调用一个发送函数就行了；如果要接收数据，就调用一个接收函数就行了。

如果要获取发送和接收的状态，就调用获取标志位的函数，这就是USART外设的使用思路。

USART库函数

USART初始化

初始化USART，使得单片机连接至的PA9可以接收到单片机发送的信息：

void Serial_Init()
{
	//开启RCC USART1、GPIOA的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	//配置PA9（输出）
	//一般RX配置是浮空/上拉输入，因为串口波形空闲状态是高电平，所以不使用下拉输入。
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //复用输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //PA9 配置成复用推挽输出，供USART1的TX使用。
	
	//初始化USART1
	USART_InitTypeDef USART_InitStruture;
	//波特率
	USART_InitStruture.USART_BaudRate=9600;
	//硬件流控制
	USART_InitStruture.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
	//串口模式
	USART_InitStruture.USART_Mode=USART_Mode_Tx;
	//校验位
	USART_InitStruture.USART_Parity=USART_Parity_No;
	//停止位
	USART_InitStruture.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
	//字长
	USART_InitStruture.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
	USART_Init(USART1,&USART_InitStruture);
	
	//使能USART1
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}

发送单个字节的函数：

对USART_DR的写操作，会将TXE标志位清零，所以标志位置1之后，不需要手动清零。

 void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
	USART_SendData(USART1, Byte);
	//发送数据寄存器空 标志位
	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
	//这个标志位不需要清0，再发送下一帧数据的时候，标志位自动清0
}

发送数组的函数：

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

发送数字的函数：

void Serial_SendNumber(uint32_t Number)
{
	
int8_t Length = 0;
int32_t Y = 1, Count = Number;

// 计算数字的长度和最高位的除数
for ( ; Count > 0; Count /= 10, Length++) {
    Y *= 10;  // Y 最终会是 Number 的最高位的10的倍数
}
Y /= 10;  // 调整 Y 为最高有效位的除数

// 发送每位数字
for (int i = 0; i < Length; i++) {
    int digit = (Number / Y) % 10;  // 提取当前最高位
    Serial_SendByte(digit+0x30);
    Y /= 10;	// 移动到下一位
}
//换行
Serial_SendByte('\r');
Serial_SendByte('\n');
}

目前这个状态是已经可以进行单片机串口的发送了。我们来用串口工具软件来进行一下实验：

可以看到STM32可以正常的发送数据。

另外，再介绍一下printf函数移植的方法，使用printf函数之前需要打开工程选项，把Use MicroLIB勾上，MicroLIB是Keil为嵌入式平台优化的一个精简库，我们等会要用到的printf函数就可以用这个MicroLIB；接下来我们需要对printf重定向，将printf打印的东西输出到串口，因为printf默认是输出到屏幕，我们单片机没有屏幕，所以要进行重定向：

方法1（printf只能有1个，比如重定向到串口1，串口2再用就没有了）

1.在串口模块里加上stdio.h头文件。

2.重写fputc函数。

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

重定向fputc跟printf有什么关系呢？这是因为fputc是printf函数的底层，printf函数在打印的时候，就是不断调用fputc函数一个个打印的，我们把fputc函数重定向到了串口，那printf自然就输出到串口了。

方法2(sprintf可以指定打印位置，不涉及重定向，每个串口都可以使用其打印)

1.sprintf可以把格式化字符输出到一个字符串里，所以这里可以先定义一个字符串char，长度给够就行。

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

方法3（封装sprintf）

sprintf每次都得先定义字符串，再打印到字符串，再发送字符串，太麻烦了，我们要是能封装一下这个过程，就再好不过了。

由于spritnf函数比较特殊，它支持可变的参数，像我们之前写的函数，参数的个数都是固定的，可变参数这个执行起来比较复杂。

串口工具数据模式

HEX模式/十六进制模式/二进制模式：以原始数据的形式显示。

文本模式/字符模式：以原始数据编码后的形式显示，下面是ASCII码字符集。

串口的接收

对于串口接收初始化来说，可以使用查询和中断两种方法，如果使用查询，那初始化配置完成之后就结束了；如果使用中断，那还需要再初始化中开启中断，配置NVIC。

查询的流程是，在主函数里不断判断RXNE标志位，如果置1了，就说明收到数据了，那再调用ReceiveData，读取DR寄存器，这样就行了。

串口接收初始化

void Serial_Init()
{
	//开启RCC USART1、GPIOA的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	//配置PA9（输出）
	//一般RX配置是浮空/上拉输入，因为串口波形空闲状态是高电平，所以不使用下拉输入。
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //复用输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //PA9 配置成复用推挽输出，供USART1的TX使用。
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU; //上拉输入
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //PA10 配置成上拉输入，供USART1的RX使用。
	
	
	//初始化USART1
	USART_InitTypeDef USART_InitStruture;
	//波特率
	USART_InitStruture.USART_BaudRate=9600;
	//硬件流控制
	USART_InitStruture.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
	//串口模式
	USART_InitStruture.USART_Mode=USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
	//校验位
	USART_InitStruture.USART_Parity=USART_Parity_No;
	//停止位
	USART_InitStruture.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
	//字长
	USART_InitStruture.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
	USART_Init(USART1,&USART_InitStruture);
	
	//使能USART1
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}

 串口查询接收

int main(void){
	OLED_Init();
	Serial_Init();
	
	
	while(1)
	{
		if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE) == SET)
		{	
			//接收到一个字节的数据已经在RxData里面了。
			RxData = USART_ReceiveData(USART1);
			OLED_ShowHexNum(1,1,RxData,2);
			//当RDR移位寄存器中的数据被转移到USART_DR寄存器中，该位被硬件置位。
			/*如果USART_CR1寄存器中的RXNEIE为1，则产生中断。对USART_DR的读操作
			  可以将该位清零。*/
			//所以读DR硬件会自动清除标志位，我们就不需要再清除标志位了。
		}
	}
}

串口中断接收

void USART1_IRQHandler()
{
	if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_IT_RXNE) ==SET)
	{
		Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1);
		Serial_RxFlag = 1; 
		//USART_ClearFlag(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;
}

主函数

uint8_t RxData;

int main(void){
	OLED_Init();
	Serial_Init();
	OLED_ShowString(1,1,"RxData:");
	
	while(1)
	{
		if(Serial_GetRxFlag() == 1)
		{	
			RxData = Serial_GetRxData();
			Serial_SendByte(RxData);
			OLED_ShowHexNum(1,8,RxData,2);
		}
	}
}