STM32单片机学习笔记——USART串口通信

本人小白一个，最近对硬件很感兴趣，便买来一块秉火的STM32开发板，使用了STM32F103VET6芯片。

学习数天以后，获得了一点心得，现作一篇学习笔记，以作记录。

本人硬件小白一个，也是第一次写博客，文章多有纰漏和不当之处，还请大家多多关照。

下面正文开始。

首先，USART是什么呢？

USART是一个全双工通用同步/异步串行收发模块，该接口是一个高度灵活的串行通信设备。（来自百度）

这是官方解释，而我对它的通俗解释是：这是一个用于和其他设备（如电脑、单片机等）通信（交换数据、信息等）的端口，就像手机数据线那样。

当然，这只是我的一种通俗看法，大家经过了深入的学习之后，一定会产生更为准确、成熟的看法。

我所学习的，就是通过这个模块来实现单片机和电脑之间的通信，并以此为基础，实现利用电脑来简单地控制单片机的目的。

那么，我们来简单地看一看我们这段代码由哪几部分组成：

1. 用于存储相关配置的结构体。

2. 变量Temp，用于存储从电脑接收到的信息。

3. 配置TX、RX、时钟、串口、LED灯。

4. 预先设置LED灯关闭的一段代码。

5. 主函数，实现接收数据、改变灯的亮灭状态。

好了，代码结构就是这样了，下面我们来具体地分析一下代码。

1. 结构体：

GPIO_InitTypeDef GPIO_LED_InitStructure;

GPIO_InitTypeDef GPIO_USART_TX_InitStructure;

GPIO_InitTypeDef GPIO_USART_RX_InitStructure;

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

我们先来看一下“GPIO_InitTypeDef”，这是定义在“stm32f10x_gpio.h”里面的结构体，用于存储相关的配置信息。
同理，“USART_InitTypeDef”也是这样，它们是存储两个不同寄存器配置的结构体。
然后，我们看右面的结构体名。这些名字没有什么特殊含义，定义成其他名字也不影响使用。我把它们定义成这个名字就是为了和它们对应的寄存器相匹配。
我一共定义了四个结构体，第一个是LED灯的配置信息，第二个是USART的TX寄存器的配置信息，
第三个是USART的RX寄存器的配置信息，第四个是USART的配置信息。
好了，结构体的说明就到此结束。

2. 变量Temp：

这个没有什么需要多说的，只需要注意它的变量类型，这决定了它能够存储什么样的信息。

3. 配置信息：

先上代码：

// 配置时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

// 配置USART_TX
GPIO_USART_TX_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_9;
GPIO_USART_TX_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_USART_TX_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_USART_TX_InitStructure);

// 配置USART_RX
GPIO_USART_RX_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_10;
GPIO_USART_RX_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_USART_RX_InitStructure);

// 配置串口
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

USART_Cmd(USART1, ENABLE);

//配置灯
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
 
 	GPIO_LED_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
 	GPIO_LED_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
 	GPIO_LED_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
 
 	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_LED_InitStructure);

这就是完整的配置信息了。

配置的过程很简单，就是将配置信息赋值给相应的结构体成员，然后调用配置函数，由函数将配置信息写到单片机中。

先从时钟说起吧，“RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);”，这句就是来开启GPIOA时钟的。
当然，根据单片机的布线不同，相应的GPIO可能不是A，这个就灵活应变吧。
然后是“RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);”，这句是来开启USART1的时钟的。
同样，根据单片机的布线不同，相应的USART也有可能不是1。
这两个时钟是必需打开的，否则就不能使用相应的功能了。
这里有个比喻：“时钟就是心脏。”，这句话说的一点没错。即使不需要即使功能也要打开时钟。
（我有点觉得这个时钟其实不是用来计时的……）

然后来配置TX。
TX，就是输出单元，指的是单片机用来给电脑（或其他设备）发送数据的寄存器。
我的单片机上的TX位于Pin9，是Pin9的复用功能，所以就有了第七和第八行的代码。
然后速度设为50MHz，这个可以变更，但没有必要。速度快一点不是很好吗？
这三项配置好后，就可以调用GPIO_Init()来将其配置到单片机里面了。

然后是RX。
RX，相应的就是输入单元。
相似的，它位于Pin10，模式是浮动输入（当然了……）。
输入单元不用配置速度，因为它是被动输入，没有速度这种说法……
同样，调用GPIO_Init()函数配置一下。

然后是串口。
串口的配置主要包括：波特率、字长、停止位、奇偶校验位、模式、硬件控制流等。
波特率就设为115200（原因我也不懂，大多这么设……自嘲一个……）；
字长就设为8位，一个字节；停止位就设为1；
校验位现在不需要，就设为No（就一个字节的信息还校验什么啊……）；
模式为TX和RX；
硬件控制流也不需要，设为None。
好了，现在调用USART_Init()来配置好。
这还不够，我们还需要“使能”USART，就是让它工作的意思。调用USART_Cmd()函数就行了。

最后是LED。
我把打开GPIOB时钟的代码写到这里了，好像有点不合理……和之前一样，只是把A改为了B。
我的单片机上的LED位于Pin0，引脚模式为输出，速度为50MHz。

至此，配置完毕。

4. LED预代码：

我起了一个高大上的名字，但其实就一段……

//关闭灯
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);

我让灯先处于关闭的状态，当然，也可以让它先处于打开的状态，只要将“Set”改为“Reset”就行了。

5. 主函数：

这个主函数并不是main()函数的意思，是主要共嫩函数的意思。

while (1)
{
if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET)
{
temp = USART_ReceiveData(USART1);
USART_SendData(USART1,temp);
GPIOB->ODR ^=GPIO_Pin_0;
}

}

将函数主体套在while死循环里，保证单片机一直在执行主要功能（保证它不罢工……）。
调用USART_GetFlagStatus()函数来检查单片机是否接收到来自电脑（或其他设备）的信息，如果是，则执行之后的代码。
将接收到的信息保存在Temp变量中，再将其发送给电脑（或其他设备）。
之后，改变LED的电平状态，实现由亮转灭和由灭转亮。

OK，到此为止，所有代码结束。最后附上完整版代码。

#include "stm32f10x.h"

GPIO_InitTypeDef GPIO_LED_InitStructure;

GPIO_InitTypeDef GPIO_USART_TX_InitStructure;

GPIO_InitTypeDef GPIO_USART_RX_InitStructure;

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
int main()
{

unsigned short int temp;

// 配置时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

// 配置USART_TX
GPIO_USART_TX_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_9;
GPIO_USART_TX_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_USART_TX_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_USART_TX_InitStructure);

// 配置USART_RX
GPIO_USART_RX_InitStructure.GPIO_Pin =  GPIO_Pin_10;
GPIO_USART_RX_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_USART_RX_InitStructure);

// 配置串口
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

USART_Cmd(USART1, ENABLE);

//配置灯
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

GPIO_LED_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_LED_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_LED_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_LED_InitStructure);

//关闭灯
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);

while (1)
{
if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET)
{
temp = USART_ReceiveData(USART1);
USART_SendData(USART1,temp);
GPIOB->ODR ^=GPIO_Pin_0;
}

}
}