一、通讯基本概念
1.数据传输的方式
①串行通讯
指通信双方按位进行，遵守时序的一种通信方式。
特点：通信线路少，布线简便易行，施工方便，结构灵活，系统间协商协议，自由度及灵活度较高，因此在电子电路设计、信息传递等诸多方面的应用越来越多。
②并行通讯
指多比特数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，数据也就容易出错。
③特点对比
| 特点 | 串行通讯 | 并行通讯 |
|---|---|---|
| 通讯距离 | 较远 | 较近 |
| 传输速率 | 较慢 | 较快 |
| 抗干扰能力 | 较强 | 较弱 |
| 成本 | 较低 | 较高 |
2.数据通讯方向
①单工
单工通信信道是单向信道，发送端和接收端的身份是固定的，发送端只能发送信息，不能接收信息；接收端只能接收信息，不能发送信息，数据信号仅从一端传送到另一端，即信息流是单方向的。
②半双工
双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。
③全双工
又称为双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息的信息交互方式。
3.通讯的数据同步方式
①同步通信
同步通信是一种比特同步通信技术，要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号，即：发送方发出数据后，等接收方发回响应以后才发下一个数据包的通讯方式。
②异步通信
指通信中两个字符（8位）之间的时间间隔是不固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的,即：发送方发出数据后，不等接收方发回响应，接着发送下个数据包的通讯方式。
二、USART串口通信
1.串口通讯协议简介
①物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。
②协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。
2.STM32 的 USART 简介
通用同步异步收发器可以灵活地与外部设备进行全双工数据交换。有别于 USART，它还有具有UART外设(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)，它是在 USART基础上裁剪掉了同步通信功能，只有异步通信。简单区分同步和异步就是看通信时需不需要对外提供时钟输出，我们平时用的串口通信基本都是 UART。
3.USART功能框图
链接.
三、USART串口通信实践
1.实验环境
- 野火
MINI（STM32F103RC） IDE：KEIL5 MDK- 实验串口：
USART1
STM32开发板串口硬件原理图:
2.实验目的
STM32不断的给电脑发送“hello windows!”；只有当输入“Stop,stm32!”后，STM32才终止向电脑发送消息。
3.新创建三个子文件，bsp_usart.c，bsp_usart.h，main.c，并将三个文件添加到以引入STM32固件库的工程中。
bsp_usart.h代码：
#ifndef __BSP_USART_H__
#define __BSP_USART_H__
#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
/******************************************************
串口的宏定义：总线时钟宏和GPIO的宏
*******************************************************/
// 串口USART1
#define DEBUG_USARTx USART1
#define DEBUG_USART_CLK RCC_APB2Periph_USART1
#define DEBUG_USART_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_BAUDRATE 115200
// USART GPIO 引脚宏定义
#define DEBUG_USART_GPIO_CLK (RCC_APB2Periph_GPIOA)
#define DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd RCC_APB2PeriphClockCmd
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT GPIOA
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN GPIO_Pin_9
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT GPIOA
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN GPIO_Pin_10
#define DEBUG_USART_IRQ USART1_IRQn
#define DEBUG_USART_IRQHandler USART1_IRQHandler
// 函数
void USART_Config(void);
void Usart_SendByte(USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch);
void Usart_SendString(USART_TypeDef * pUSARTx, char *str);
void delay_ms(uint16_t delay_ms);
#endif /*__BSP_USART_H__*/
bsp_usart.c代码：
#include "bsp_usart.h"
/**************************************************
配置嵌套向量中断控制器NVIC
**************************************************/
static void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
// 嵌套向量中断控制器组选择
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
// 配置USART为中断源
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;
// 抢断优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
// 子优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
// 使能中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
// 初始化配置NVIC
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
/**************************************************
USART初始化配置
**************************************************/
void USART_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
// 打开串口GPIO的时钟
DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
// 打开串口外设的时钟
DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);
// 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
// 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
// 配置串口的工作参数
// 配置波特率
USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;
// 配置 针数据字长
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
// 配置停止位
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
// 配置校验位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
// 配置硬件流控制
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl =
USART_HardwareFlowControl_None;
// 配置工作模式，收发一起
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
// 完成串口的初始化配置
USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);
// 串口中断优先级配置
NVIC_Configuration();
// 使能串口接收中断
USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);
// 使能串口
USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);
}
/**************************************************
发送一个字节
**************************************************/
void Usart_SendByte(USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch)
{
// 发送一个字节数据到USART
USART_SendData(pUSARTx, ch);
// 等待发送数据寄存器为空
while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}
/**************************************************
发送字符串
**************************************************/
void Usart_SendString(USART_TypeDef * pUSARTx, char *str)
{
do
{
Usart_SendByte(pUSARTx, *str++);
}while(*str != '\0');
// 等待发送完成
while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TC) == RESET);
}
/**************************************************
微秒级的延时
**************************************************/
void delay_us(uint32_t delay_us)
{
volatile unsigned int num;
volatile unsigned int t;
for (num = 0; num < delay_us; num++)
{
t = 11;
while (t != 0)
{
t--;
}
}
}
/**************************************************
毫秒级的延时
**************************************************/
void delay_ms(uint16_t delay_ms)
{
volatile unsigned int num;
for (num = 0; num < delay_ms; num++)
{
delay_us(1000);
}
}
/***************************************************
重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
****************************************************/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
// 发送一个字节数据到串口
USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);
// 等待发送完毕
while(USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
return (ch);
}
/*********************************************************
重定向c库函数scanf到串口，重定向后可使用scanf、getchar函数
**********************************************************/
int fgetc(FILE *f)
{
// 等待串口输入数据
while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
}
main.c代码：
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"
// 接收缓冲，最大100个字节
uint8_t USART_RX_BUF[100];
// 接收状态标记位
uint16_t USART_RX_FLAG=0;
/*********************************************************
串口中断函数
**********************************************************/
void DEBUG_USART_IRQHandler(void)
{
uint8_t temp;
//接收中断
if(USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
// 读取接收的数据
temp = USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
//接收未完成
if((USART_RX_FLAG & 0x8000)==0)
{
//接收到了0x0d
if(USART_RX_FLAG & 0x4000)
{
// 接收错误,重新开始
if(temp != 0x0a) USART_RX_FLAG=0;
// 接收完成
else USART_RX_FLAG |= 0x8000;
}
// 还未接收到0x0d
else
{
if(temp == 0x0d) USART_RX_FLAG |= 0x4000;
else
{
USART_RX_BUF[USART_RX_FLAG & 0x3FFF]=temp;
USART_RX_FLAG++;
//接收数据错误，重新开始接收
if(USART_RX_FLAG > 99) USART_RX_FLAG=0;
}
}
}
}
}
int main(void)
{
uint8_t len=0;
uint8_t i=0;
// USART初始化
USART_Config();
while(1)
{
if(USART_RX_FLAG & 0x8000)
{
// 获取接收到的数据长度
len = USART_RX_FLAG & 0x3FFF;
printf("你发送的消息为：");
for(i=0; i<len;i++)
{
// 向串口发送数据
USART_SendData(DEBUG_USARTx, USART_RX_BUF[i]);
//等待发送结束
while(USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TC)!=SET);
}
printf("\n\n");
if(strcmp((char *)USART_RX_BUF,"Stop,stm32!")==0)
{
printf("stm32已停止发送！");
break;
}
USART_RX_FLAG=0;
memset(USART_RX_BUF,0,sizeof(USART_RX_BUF));
}
else
{
printf("hello windows!\n");
delay_ms(800);
}
}
}
编译后烧录程序，在野火多功能调试程序下运行程序
四、效果演示
五、参考资料
《零死角玩转STM32——mini版本》
stm32串口通信 —— USART通信实践.