6.1 STM32串口簡(jiǎn)介

在之前的51單片機(jī)開(kāi)發(fā)中已經(jīng)詳細(xì)地描述過(guò)串行通信協(xié)議，但是51中的串口有一個(gè)缺點(diǎn)，就是為了使用串口的波特率必須將晶振更換為11.0592MHz，如果采用12MHz晶振就會(huì)導(dǎo)致波特率誤差太大，以致于串口無(wú)法正常收發(fā)，但是如果使用11.0592MHz晶振又會(huì)存在定時(shí)器計(jì)數(shù)誤差（即定時(shí)器計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確），在STM32中很好地解決了這個(gè)問(wèn)題，并且擴(kuò)展了串口的應(yīng)用。

   STM32F103ZET6最多可提供5路串口，有分?jǐn)?shù)波特率發(fā)生器、支持同步單線通信和半雙工單線通訊、支持LIN、支持調(diào)制解調(diào)器操作、智能卡協(xié)議和IrDASIRENDEC規(guī)范、具有DMA等。STM32的USART模塊結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。

我們可以從框圖發(fā)現(xiàn)，STM32的波特率是低4位表示小數(shù)部分，高12位表示整數(shù)部分，這就是為什么STM32可以在不更換晶振的條件下使用串口通信。

6.2 相關(guān)寄存器

6.2.1 控制寄存器USART_CR1

Bit 13：USART使能

0：USART分頻器和輸出被禁止

   1：USART模塊使能

Bit 12：字長(zhǎng)

0：一個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，n個(gè)停止位

   1：一個(gè)起始位，9個(gè)數(shù)據(jù)位，n個(gè)停止位

Bit 11：?jiǎn)拘训姆椒?/p>

0：被空閑總線喚醒

   1：被地址標(biāo)記喚醒

Bit 10：檢驗(yàn)控制使能

0：禁止校驗(yàn)控制

   1：使能校驗(yàn)控制

Bit 9：校驗(yàn)選擇

0：偶校驗(yàn)

   1：奇校驗(yàn)

Bit 8：PE中斷使能

0：禁止產(chǎn)生中斷

   1：當(dāng)USART_SR中的PE為1時(shí)，產(chǎn)生USART中斷

Bit 7：發(fā)送緩沖區(qū)空中斷使能

0：禁止產(chǎn)生中斷

   1：當(dāng)USART_SR中的TXE為1時(shí)，產(chǎn)生USART中斷

Bit 6：發(fā)送完成中斷使能

0：禁止產(chǎn)生中斷

   1：當(dāng)USART_SR中的TC為1時(shí)，產(chǎn)生USART中斷

Bit 5：接收緩沖區(qū)非空中斷使能

0：禁止產(chǎn)生中斷

   1：當(dāng)USART_SR中的ORE或者RXNE為1時(shí)，產(chǎn)生USART中斷

Bit 4：IDLE中斷使能

0：禁止產(chǎn)生中斷

   1：當(dāng)USART_SR中的IDLE為1時(shí)，產(chǎn)生USART中斷

Bit 3：發(fā)送使能

0：禁止發(fā)送

   1：使能發(fā)送

Bit 2：接收使能

0：禁止接收

   1：使能接收，并開(kāi)始搜尋RX引腳上的起始位

Bit 1：接收喚醒

0：接收器處于正常工作模式；

   1：接收器處于靜默模式

Bit 0：發(fā)送斷開(kāi)幀

0：沒(méi)有發(fā)送斷開(kāi)字符

   1：將要發(fā)送斷開(kāi)字符

6.2.2 波特率寄存器USART_BRR

Bit 15~Bit 4：波特率整數(shù)部分

Bit 3~Bit 0：波特率小數(shù)部分

注：波特率的計(jì)算公式

6.2.3 數(shù)據(jù)寄存器USART_DR

Bit 8~Bit 0：數(shù)據(jù)值

包含了發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)。由于它是由兩個(gè)寄存器組成的，一個(gè)給發(fā)送用TDR，一個(gè)給接收用RDR，該寄存器兼具讀和寫(xiě)的功能。當(dāng)USART_CR1中PCE位被置位進(jìn)行發(fā)送時(shí)，寫(xiě)到MSB的值(根據(jù)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度不同，MSB是第7位或者第8位)會(huì)被后來(lái)的校驗(yàn)位取代。當(dāng)使能校驗(yàn)位進(jìn)行接收時(shí)，讀到的MSB位是接收到的校驗(yàn)位。

6.2.4 狀態(tài)寄存器USART_SR

Bit 9：CTS標(biāo)志（如果設(shè)置了CTSE位，當(dāng)nCTS輸入變化狀態(tài)時(shí)，該位被硬件置高，由軟件將其清零）

0：nCTS狀態(tài)線上沒(méi)有變化

   1：nCTS狀態(tài)線上發(fā)生變化

Bit 8：LIN斷開(kāi)檢測(cè)標(biāo)志（當(dāng)探測(cè)到LIN斷開(kāi)時(shí)，該位由硬件置1，由軟件將其清零）

0：沒(méi)有檢測(cè)到LIN斷開(kāi)

   1：檢測(cè)到LIN斷開(kāi)

Bit 7：發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空

當(dāng)TDR寄存器中的數(shù)據(jù)被硬件轉(zhuǎn)移到移位寄存器時(shí)，該位被硬件置位，對(duì)USART_DR的寫(xiě)操作，將該位清零。

   0：數(shù)據(jù)還沒(méi)有被轉(zhuǎn)移到移位寄存器

   1：數(shù)據(jù)已經(jīng)被轉(zhuǎn)移到移位寄存器

Bit 6：發(fā)送完成

當(dāng)包含有數(shù)據(jù)的一幀發(fā)送完成后，并且TXE=1時(shí)，由硬件將該位置’1’。然后寫(xiě)入U(xiǎn)SART_DR清除該位。

   0：發(fā)送還未完成

   1：發(fā)送完成

Bit 5：讀數(shù)據(jù)寄存器非空

當(dāng)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)移到USART_DR寄存器中，該位被硬件置位。對(duì)USART_DR讀操作可以將該位清零。

   0：數(shù)據(jù)沒(méi)有收到；

   1：收到數(shù)據(jù)，可以讀出

Bit 4：檢測(cè)到總線空閑

當(dāng)檢測(cè)到總線空閑時(shí)，該位被硬件置位，則產(chǎn)生中斷。先讀USART_SR，然后讀USART_DR清除該位。

   0：沒(méi)有檢測(cè)到空閑總線

   1：檢測(cè)到空閑總線

Bit 3：過(guò)載錯(cuò)誤

當(dāng)RXNE仍然是1的時(shí)候，當(dāng)前被接收在移位寄存器中的數(shù)據(jù)，需要傳送至RDR寄存器時(shí)，硬件將該位置位，先讀USART_SR，然后讀USART_CR清零。

   0：沒(méi)有過(guò)載錯(cuò)誤

   1：檢測(cè)到過(guò)載錯(cuò)誤

Bit 2：噪聲錯(cuò)誤標(biāo)志

在接收到的幀檢測(cè)到噪音時(shí)，由硬件對(duì)該位置位。先讀USART_SR，再讀USART_DR清0。

   0：沒(méi)有檢測(cè)到噪聲

   1：檢測(cè)到噪聲

Bit 1：幀錯(cuò)誤

當(dāng)檢測(cè)到同步錯(cuò)位，過(guò)多的噪聲或者檢測(cè)到斷開(kāi)符，該位被硬件置位。先讀USART_SR，再讀USART_DR清零

   0：沒(méi)有檢測(cè)到幀錯(cuò)誤

   1：檢測(cè)到幀錯(cuò)誤或者break符

Bit 0：校驗(yàn)錯(cuò)誤

在接收模式下，如果出現(xiàn)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤，硬件對(duì)該位置位。依次讀USART_SR和USART_DR清零，在清除PE位前，軟件必須等待RXNE標(biāo)志位被置1。

   0：沒(méi)有奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤；

   1：奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤

6.3 printf函數(shù)重映射

學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的時(shí)候會(huì)經(jīng)常用到一個(gè)函數(shù)，就是格式化輸出printf，這個(gè)函數(shù)的源代碼如下所示。

從上圖可以看出來(lái)，printf函數(shù)實(shí)際上的核心是putchar函數(shù)，在KEIL中，由于我們使用了MicroLIB，所以putchar函數(shù)改為了fputc函數(shù)，此時(shí)，我們只需要修改fputc函數(shù)就可以完成printf重定向，重定向代碼如下圖所示。

6.4 串口例程

使用printf函數(shù)將串口接收到的字符串發(fā)送出去。

（1）底層寄存器文件stm32f10x.h添加串口寄存器地址。

（2）在SYSTEM目錄下新建usart1目錄，并在usart1目錄下新建usart1.c和usart1.h兩個(gè)文件。

（3）將usart1.c和usart1.h兩個(gè)文件加入工程。

（4）在usart1.c文件內(nèi)寫(xiě)入以下代碼。

（5）在usart1.h添加以下代碼。

（5）在1.c文件中添加以下代碼。

6.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果