在STM32F103上实现USART通信

STM32F103是一款经典的32位ARM Cortex-M3微控制器，以其高性能、低功耗和丰富的外设资源广泛应用于各种嵌入式系统中。下面我将详细介绍如何在STM32F103上使用USART接口进行串口通信，帮助你更好地理解STM32的串口配置和数据传输过程。

一、STM32F103的USART接口概述

STM32F103系列微控制器集成了多个USART接口（如USART1、USART2、USART3等），这些接口支持全双工串行通信，能够以异步方式发送和接收数据。UART接口广泛应用于微控制器与外部设备（如传感器、显示器、PC等）之间的通信。

二、USART接口的硬件连接

在STM32F103上，每个UART接口都有固定的引脚用于发送（TX）和接收（RX）数据。例如：
USART1：TX引脚为PA9，RX引脚为PA10。
USART2：TX引脚为PA2，RX引脚为PA3。
USART3：TX引脚为PB10，RX引脚为PB11。
在硬件连接时，需要将这些引脚连接到目标设备的对应串口引脚上，并确保电源和地线连接正确。

三、串口配置

1. 启用时钟

在STM32中，UART接口需要时钟支持，GPIO模块需要时钟信号来驱动其内部逻辑电路。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

2. GPIO引脚配置

配置USART1的TX（PA9）和RX（PA10）引脚。

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

3. USART1配置

初始化USART1，设置其通信参数。

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

参数：

1. 波特率（Baud Rate）
   含义：数据传输速率。
   常见值：9600、19200、38400、115200。
2. 字长（Word Length）
   含义：每次传输的数据位数。
   常见值：8位（USART_WordLength_8b）、9位（USART_WordLength_9b）。
3. 停止位（Stop Bits）
   含义：数据帧结束的标记。
   常见值：1位（USART_StopBits_1）、2位（USART_StopBits_2）。
4. 校验位（Parity）
   含义：用于数据校验。
   常见值：无校验（USART_Parity_No）、奇校验（USART_Parity_Odd）、偶校验（USART_Parity_Even）。
5. 硬件流控制（Flow Control）
   含义：控制数据传输的速率。
   常见值：无（USART_HardwareFlowControl_None）、RTS/CTS（USART_HardwareFlowControl_RTS_CTS）。
6. 工作模式（Mode）
   含义：定义USART的工作模式。
   常见值：发送（USART_Mode_Tx）、接收（USART_Mode_Rx）。

4. 启用USART1

通过USART_Cmd函数将USART1的使能位设置为1，使USART1开始工作。

USART_Cmd(USART1, ENABLE);

5. 发送数据

发送数据时，将数据写入USART数据寄存器

void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
	USART_SendData(USART1, Byte);
	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);//需要判断TXE标志位的状态。0，数据还没有被转移到移位寄存器；1,数据已经被转移到移位寄存器。当TXE标志位为1时，就说明可以发送下一个数据了
}

6. 接收数据（两种方式）

1. 查询方式就是通过不断的查询RXNE标志位，通过判断RXNE位的状态来确定数据是否接收。配置串口RX引脚，在串口模式中添加USART_Mode_RX模式，上面已经完成

uint8_t USART_ReceiveByte(void)
{
    while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET); // 等待RXNE标志位置1
    return (uint8_t)USART_ReceiveData(USART1); // 读取数据并返回
}

2. 中断方式就是通过配置接收输出控制通道，配置NVIC，在中断服务子函数里进行数据的接收

启用RXNE中断：

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); // 启用RXNE中断

配置NVIC中断优先级：

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; // 选择USART1中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; // 子优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能中断
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

中断服务函数（接收数据并重新将数据发送到pc端显示）

void USART1_IRQHandler(void)
{
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) // 检查RXNE中断标志位
    {
        uint8_t Data = USART_ReceiveData(USART1); // 读取数据寄存器

        // 将接收到的数据重新发送回去（回显）
        while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); // 等待发送缓冲区为空
        USART_SendData(USART1, Data); // 发送数据

        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); // 清除中断标志位
    }
}

四、总结

通过上述步骤，你可以在STM32F103上实现USART串口通信。USART接口的灵活性和易用性使其成为嵌入式系统中常用的通信方式之一。掌握USART的配置和使用，将为你的嵌入式项目开发提供强大的支持。