STM32串口通信UART使用

uart使用的过程为：

1. 使能GPIO口和UART对应的总线时钟
2. 配置GPIO口的输出模式
3. 配置uart口相关的基本信息
4. 使能uart口的相关的中断，如接收中断、空闲中断等
5. 编写中断接收函数

配置对应的GPIO口

对于STM32F4_Discovery开发板而言共有五个，选择UART5作为实验串口，其对应的IO口为PC12、PD2。

UART5_TX: PC12
UART5_RX: PD2

首先需要将对应的GPIO口配置为复用功能，如下所示：

    GPIO_InitTypeDef gpioInitStructure;
    //
    // 使能对应的GPIO口时钟
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC | RCC_AHB1Periph_GPIOD, ENABLE);
    //
    // UART5 TX:PC12  RX:PD2
    //
    GPIO_PinAFConfig(GPIOC, GPIO_PinSource12, GPIO_AF_UART5);
    GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_UART5);
    //
    // PC12 
    gpioInitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
    gpioInitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    gpioInitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    gpioInitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    gpioInitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; 
    GPIO_Init(GPIOC, &gpioInitStructure);   
    // PD2
    gpioInitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
    GPIO_Init(GPIOD, &gpioInitStructure);

对于GPIO口的配置，实际上是对GPIO各个寄存器的配置。GPIO_PinAFConfig()函数作用是配置GPIOx_AFR寄存器，每个口的复用功能选择由四个位来配置（具体参考STM32F4XX参考手册），因此16个GPIO空需要两个32位寄存器，在STM32F4处理器中，分别是GPIOx_AFRL、GPIOx_AFRH。而在库函数中，将寄存器的地址对应到相应的结构体上，与这两个寄存器放在一个AFR[2]数组中，如下所示。

typedef struct
{
  __IO uint32_t MODER;    /*!< GPIO port mode register,               Address offset: 0x00      */
  __IO uint32_t OTYPER;   /*!< GPIO port output type register,        Address offset: 0x04      */
  __IO uint32_t OSPEEDR;  /*!< GPIO port output speed register,       Address offset: 0x08      */
  __IO uint32_t PUPDR;    /*!< GPIO port pull-up/pull-down register,  Address offset: 0x0C      */
  __IO uint32_t IDR;      /*!< GPIO port input data register,         Address offset: 0x10      */
  __IO uint32_t ODR;      /*!< GPIO port output data register,        Address offset: 0x14      */
  __IO uint16_t BSRRL;    /*!< GPIO port bit set/reset low register,  Address offset: 0x18      */
  __IO uint16_t BSRRH;    /*!< GPIO port bit set/reset high register, Address offset: 0x1A      */
  __IO uint32_t LCKR;     /*!< GPIO port configuration lock register, Address offset: 0x1C      */
  __IO uint32_t AFR[2];   /*!< GPIO alternate function registers,     Address offset: 0x20-0x24 */
} GPIO_TypeDef;

GPIO_Init()函数作用是配置GPIO口的输出输入功能，将GPIO_TypeDef结构体中的寄存器依次配置为相应的模式。

GPIO口配置完成之后，需要配置UART口。

UART口配置

配置UART口的同时，需要配置对应的接收中断，对应代码如下：

    NVIC_InitTypeDef nvicInitStructure;
    USART_InitTypeDef uartInitStructure;
    //使能uart5时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART5 , ENABLE);
    //
    // 配置UART5
    uartInitStructure.USART_BaudRate = 9600;
    uartInitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
    uartInitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    uartInitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    uartInitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    uartInitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_Init(UART5, &uartInitStructure);
    //
    // 配置外设接受中断
    nvicInitStructure.NVIC_IRQChannel = UART5_IRQn; 
    nvicInitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    nvicInitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    nvicInitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&nvicInitStructure);
    //
    USART_Cmd(UART5, ENABLE);

配置UART5的过程主要由USART_Init()函数实现，该函数完成对UART寄存器的配置。在库函数中，UART寄存器如下所示：

typedef struct
{
  __IO uint16_t SR;         /*!< USART Status register,                   Address offset: 0x00 */
  uint16_t      RESERVED0;  /*!< Reserved, 0x02                                                */
  __IO uint16_t DR;         /*!< USART Data register,                     Address offset: 0x04 */
  uint16_t      RESERVED1;  /*!< Reserved, 0x06                                                */
  __IO uint16_t BRR;        /*!< USART Baud rate register,                Address offset: 0x08 */
  uint16_t      RESERVED2;  /*!< Reserved, 0x0A                                                */
  __IO uint16_t CR1;        /*!< USART Control register 1,                Address offset: 0x0C */
  uint16_t      RESERVED3;  /*!< Reserved, 0x0E                                                */
  __IO uint16_t CR2;        /*!< USART Control register 2,                Address offset: 0x10 */
  uint16_t      RESERVED4;  /*!< Reserved, 0x12                                                */
  __IO uint16_t CR3;        /*!< USART Control register 3,                Address offset: 0x14 */
  uint16_t      RESERVED5;  /*!< Reserved, 0x16                                                */
  __IO uint16_t GTPR;       /*!< USART Guard time and prescaler register, Address offset: 0x18 */
  uint16_t      RESERVED6;  /*!< Reserved, 0x1A                                                */
} USART_TypeDef;

UART寄存器详细内容可以参考STM32F4中文手册，这里简单介绍下以下几个寄存器：

SR寄存器：状态寄存器，包含了一些标志位，如TXE（发送数据寄存器为空）、TC（发送完成）、RXNE（读取数据寄存器不为空）
DR寄存器：数据寄存器，只用其低9位（DR[8:0]）。当发送数据时，将数据写入该寄存器，该寄存器将数据发送到TDR或者移位寄存器发送，当数据写到移位寄存器时，TXE标志置1（数据写入时置0）。TXE为1时可以继续写入数据，否则新写入的数据会把原有数据覆盖。读取数据时，也是从该寄存器读取数据。
BRR波特率寄存器：波特率寄存器，用来设置波特率的值。
CR1寄存器：包含使能位UE、字长M、过采样倍率、奇偶校验、接收使能、发送使能等控制信息。

数据收发

单字符发送

    //发送一个字符，USART_SendData函数实际就是将字符写入USART_DR寄存器
    USART_SendData(pUSARTx,ch);
    //
    //等待发送寄存器为空，只有当USART_FLAG_TXE == 1 时才可以继续想DR寄存器写入数据，否则会将上一个数据覆盖掉。
    while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET)

字符串发送

 /***************** 发送字符串 **********************/
 // 发送字符串是每个字符依次发送，相当于循环执行单字符发送函数。
 //
void uart_send_str( USART_TypeDef * pUSARTx, char *str)
{
    unsigned int k=0;
    //
    do {
        uart_send_byte( pUSARTx, *(str + k) );
        k++;
    } while (*(str + k)!='\0');
    //
    /* 等待发送完成 */
    while (USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TC)==RESET) ;
}
//
// USART_FLAG_TC为1的条件是，DR寄存器为空并且以为寄存器也为空。相当于所有数据都发送完毕

字符接收

    uint8_t ucTemp; 
    if (USART_GetITStatus(UART5, USART_IT_RXNE)!=RESET){
            ucTemp = USART_ReceiveData( UART5 );
            // USART_SendData(UART5,ucTemp);
        }
    // USART_ReceiveData()函数是将DR寄存器读取并返回
    // USART_IT_RXNE不为0表示数据寄存器中有数据，需要将其读出。
    // 每次收一个字符，USART_IT_RXNE会被设置为1，直至数据被读出，USART_IT_RXNE再次被设置为0.
    // 同时，USART_IT_RXNE也被设置为中断的标志，即接收到数据时，进入中断。