前言
最近想重温一下32标准库的内容，所以打算写几篇博客梳理一遍之前学过的知识点，图片和代码都是参考江科大的，江科大32教程非常不错，不管是小白还是大佬想学习32标准库都可以看他b站的课程。
一、串口
1.全双工、半双工及单工通讯
2.通信接口
- 通信的目的：将一个设备的数据传送到另一个设备，扩展硬件系统
- 通信协议：制定通信的规则，通信双方按照协议规则进行数据收发
3.串口通信
- 串口是一种应用十分广泛的通讯接口，串口成本低、容易使用、通信线路简单，可实现两个设备的互相通信
- 单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信，极大地扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力
4.硬件电路
- 简单双向串口通信有两根通信线（发送端TX和接收端RX）
- TX与RX要交叉连接
- 当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线
- 当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片
5.电平标准
电平标准是数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准有如下三种：
- TTL电平：+3.3V或+5V表示1，0V
- RS232电平：-3~-15V表示1，+3~+15V表示0
- RS485电平：两线压差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信号）
6.串口参数及时序
- 波特率：每隔1秒发送一位，那么接收方也必须每隔1秒接收一位。如果接收方过早接收，则可能会重复接收某些位；如果接收方过晚接收，则可能会错过某些位。因此，发送方和接收方必须约定好传输速率，这个速率参数，就是波特率。
- 起始位：它是标志一个数据帧的开始，固定为低电平。首先，串口的空闲状态是高电平，也就是没有数据传输的时候，然后需要传输的时候，必须要先发送一个起始位，这个起始位必须是低电平，来打破空闲状态的高电平，产生一个下降沿。这个下降沿，就告诉接收设备，这一帧数据要开始了。如果没有起始位，那当我发送8个1的时候，是不是数据线就一直都是高电平，没有任何波动。
- 数据位：这里数据位表示数据帧的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行。比如我要发送一个字节，是0x0F，那就首先把0F转换为二进制，就是0000 1111，然后低位先行，所以数据要从低位开始发送，也就是1111 0000，像这样，依次放在发送引脚上。所以说如果你想发0x0F这一个字节数据，那就按照波特率要求，定时翻转引脚电平，产生一个这样的波形就行了。
- 数据校验：如果数据出错了，可以选择丢弃或者要求重传，校验可以选择3种方式，无校验、奇校验和偶校验。无校验，就是不需要校验位，波形就是左边这个，起始位、数据位、停止位，总共3个部分。奇校验要求有效数据和校验位中“1”的个数为奇数，比如一个8位长的有效数据为：01101001，此时总共有4个“1”， 为达到奇校验效果，校验位为“1”，最后传输的数据将是8位的有效数据加上1位的校验位总共9位。偶校验与奇校验要求刚好相反，要求帧数据和校验位中“1”的个数为偶数， 比如数据帧：11001010，此时数据帧“1”的个数为4个，所以偶校验位为“0”。0校验是不管有效数据中的内容是什么，校验位总为“0”，1校验是校验位总为“1”。
时序图：
二、USART
1.USART介绍
2.USART框图：
- TX： 发送数据输出引脚。
- RX： 接收数据输入引脚。
- SCLK： 发送器时钟输出引脚。这个引脚仅适用于同步模式。
- SW_RX： 数据接收引脚，只用于单线和智能卡模式，属于内部引脚，没有具体外部引脚。
- nRTS： 请求以发送(Request To Send)，n表示低电平有效。如果使能RTS流控制，当USART接收器准备好接收新数据时就会将nRTS变成低电平； 当接收寄存器已满时，nRTS将被设置为高电平。该引脚只适用于硬件流控制。
- nCTS： 清除以发送(Clear To Send)，n表示低电平有效。如果使能CTS流控制，发送器在发送下一帧数据之前会检测nCTS引脚， 如果为低电平，表示可以发送数据，如果为高电平则在发送完当前数据帧之后停止发送。该引脚只适用于硬件流控制。
- 一个是发送数据寄存器TDR(Transmit DR)，另一个是接收数据计算器RDR(Receive DR)，这两个寄存器占用同一个地址，就跟51单片机串口的SBUF寄存器一样，在程序上只表现为一个寄存器，就是数据寄存器DR(Data Register)，但实际硬件中是分成了两个寄存器，一个用于发送TDR，一个用于接收RDR，TDR是只写的，RDR是只读的，当你进行写操作时，数据就写到了TDR，当你进行读操作时，数据就是从RDR读出来的。
- 流控有两个引脚，一个是nRTS，一个是nCTS。nRTS（Request To Send）是请求发送，是输出脚，也就是告诉别人，我当前能不能接收；nCTS （Clear To Send）是清除发送，是输入脚，也就是用于接收别人nRTS的信号的。首先，我们需要找到一个支持流控的串口，并将它的TX连接到我们的RX。同时，我们的RTS需要输出一个接收反馈信号，并将其连接到对方的CTS。当我们可以接收数据时，RTS会置为低电平，请求对方发送。对方的CTS接收到信号后，就可以继续发送数据。如果处理不过来，比如接收数据寄存器未及时读取，导致新数据无法接收，此时RTS会置为高电平，对方的CTS接收到信号后，就会暂停发送，直到接收数据寄存器被读走，RTS重新置为低电平，数据才会继续发送。反过来当我们的TX向对方发送数据时，对方的RTS会连接到我们的CTS，用于判断对方是否可以接收数据。TX和CTS是一对对应的信号，RX和RTS也是一对对应的信号。此外，CTS和RTS之间也需要交叉连接，这就是流控的工作模式。然而，我们一般不使用流控，因此只需要了解一下即可。
- 中断申请位，就是状态寄存器这里的各种标志位，状态寄存器这里，有两个标志位比较重要，一个是TXE发送寄存器空，另一个是RXNE接收寄存器非空，这两个是判断发送状态和接收状态的必要标志位。（位于图中接收器控制下方）
- 波特率发生器其实就是分频器，APB时钟进行分频，得到发送和接收移位的时钟。看一下，这里时钟输入是fPCLKx（x=1或2），（USART1挂载在APB2，所以就是PCLK2的时钟，一般是72M；其他的USART都挂载在APB1，所以是PCLK1的时钟，一般是36M）之后这个时钟进行一个分频，除一个USARTDIV的分频系数，并且分为了整数部分和小数部分，因为有些波特率，用72M除一个整数的话，可能除不尽，会有误差。所以这里分频系数是支持小数点后4位的，分频就更加精准，之后分频完之后，还要再除个16，得到发送器时钟和接收器时钟，通向控制部分。然后右边这里，如果TE (TX Enable）为1，就是发送器使能了，发送部分的波特率就有效；如果RE（RX Enable）为1，就是接收器使能了，接收部分的波特率就有效。（位于图中虚线框部分）
3.USART基本结构：
4.数据帧
（1）字长设置
这里有4种选择，9位字长，有校验或无校验；8位字长，有校验或无校验。但我们最好选择9位字长 有校验，或8位字长 无校验，这两种，这样每一帧的有效载荷都是1字节。
（2）停止位配置
5.起始位检测
6.数据采样
7.波特率发生器
8.数据模式
（1）HEX数据包
（2）文本数据包
（3）HEX数据包接收
（4）文本数据包接收
三、串口收发数据代码标准库实现
串口打印汉字时，编码改成GB2312就不会出现乱码
如果编译时是因为汉字报错的话，可以在杂项控制栏加上：--no-multibyte-chars 
（1）串口发送
代码示例：
Serial.c
#include "stm32f10x.h" // Device header #include <stdio.h> #include <stdarg.h> /** * 函 数：串口初始化 * 参 数：无 * 返 回 值：无 */ void Serial_Init(void) { /*开启时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //开启USART1的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟 /*GPIO初始化*/ 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); //将PA9引脚初始化为复用推挽输出 /*USART初始化*/ USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //定义结构体变量 USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制，不需要 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx; //模式，选择为发送模式 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验，不需要 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位，选择1位 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长，选择8位 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //将结构体变量交给USART_Init，配置USART1 /*USART使能*/ USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能USART1，串口开始运行 } /** * 函 数：串口发送一个字节 * 参 数：Byte 要发送的一个字节 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendByte(uint8_t Byte) { USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形 while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成 /*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/ } /** * 函 数：串口发送一个数组 * 参 数：Array 要发送数组的首地址 * 参 数：Length 要发送数组的长度 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length) { uint16_t i; for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组 { Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据 } } /** * 函 数：串口发送一个字符串 * 参 数：String 要发送字符串的首地址 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendString(char *String) { uint8_t i; for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组（字符串），遇到字符串结束标志位后停止 { Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据 } } /** * 函 数：次方函数（内部使用） * 返 回 值：返回值等于X的Y次方 */ uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y) { uint32_t Result = 1; //设置结果初值为1 while (Y --) //执行Y次 { Result *= X; //将X累乘到结果 } return Result; } /** * 函 数：串口发送数字 * 参 数：Number 要发送的数字，范围：0~4294967295 * 参 数：Length 要发送数字的长度，范围：0~10 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length) { uint8_t i; for (i = 0; i < Length; i ++) //根据数字长度遍历数字的每一位 { Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //依次调用Serial_SendByte发送每位数字 } } /** * 函 数：使用printf需要重定向的底层函数 * 参 数：保持原始格式即可，无需变动 * 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动 */ int fputc(int ch, FILE *f) { Serial_SendByte(ch); //将printf的底层重定向到自己的发送字节函数 return ch; } /** * 函 数：自己封装的prinf函数 * 参 数：format 格式化字符串 * 参 数：... 可变的参数列表 * 返 回 值：无 */ void Serial_Printf(char *format, ...) { char String[100]; //定义字符数组 va_list arg; //定义可变参数列表数据类型的变量arg va_start(arg, format); //从format开始，接收参数列表到arg变量 vsprintf(String, format, arg); //使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中 va_end(arg); //结束变量arg Serial_SendString(String); //串口发送字符数组（字符串） }
Serial.h
#ifndef __SERIAL_H #define __SERIAL_H #include <stdio.h> void Serial_Init(void); void Serial_SendByte(uint8_t Byte); void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length); void Serial_SendString(char *String); void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length); void Serial_Printf(char *format, ...); #endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header #include "Delay.h" #include "OLED.h" #include "Serial.h" int main(void) { /*模块初始化*/ OLED_Init(); //OLED初始化 Serial_Init(); //串口初始化 /*串口基本函数*/ Serial_SendByte(0x41); //串口发送一个字节数据0x41 uint8_t MyArray[] = {0x42, 0x43, 0x44, 0x45}; //定义数组 Serial_SendArray(MyArray, 4); //串口发送一个数组 Serial_SendString("\r\nNum1="); //串口发送字符串 Serial_SendNumber(111, 3); //串口发送数字 /*下述3种方法可实现printf的效果*/ /*方法1：直接重定向printf，但printf函数只有一个，此方法不能在多处使用*/ printf("\r\nNum2=%d", 222); //串口发送printf打印的格式化字符串 //需要重定向fputc函数，并在工程选项里勾选Use MicroLIB /*方法2：使用sprintf打印到字符数组，再用串口发送字符数组，此方法打印到字符数组，之后想怎么处理都可以，可在多处使用*/ char String[100]; //定义字符数组 sprintf(String, "\r\nNum3=%d", 333);//使用sprintf，把格式化字符串打印到字符数组 Serial_SendString(String); //串口发送字符数组（字符串） /*方法3：将sprintf函数封装起来，实现专用的printf，此方法就是把方法2封装起来，更加简洁实用，可在多处使用*/ Serial_Printf("\r\nNum4=%d", 444); //串口打印字符串，使用自己封装的函数实现printf的效果 Serial_Printf("\r\n"); while (1) { } }
（2）串口发送+接收
代码示例：
Serial.c
#include "stm32f10x.h" // Device header #include <stdio.h> #include <stdarg.h> uint8_t Serial_RxData; //定义串口接收的数据变量 uint8_t Serial_RxFlag; //定义串口接收的标志位变量 /** * 函 数：串口初始化 * 参 数：无 * 返 回 值：无 */ void Serial_Init(void) { /*开启时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //开启USART1的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟 /*GPIO初始化*/ 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); //将PA9引脚初始化为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA10引脚初始化为上拉输入 /*USART初始化*/ USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //定义结构体变量 USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制，不需要 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //模式，发送模式和接收模式均选择 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验，不需要 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位，选择1位 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长，选择8位 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //将结构体变量交给USART_Init，配置USART1 /*中断输出配置*/ USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //开启串口接收数据的中断 /*NVIC中断分组*/ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2 /*NVIC配置*/ NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //选择配置NVIC的USART1线 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //指定NVIC线路的抢占优先级为1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设 /*USART使能*/ USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能USART1，串口开始运行 } /** * 函 数：串口发送一个字节 * 参 数：Byte 要发送的一个字节 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendByte(uint8_t Byte) { USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形 while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成 /*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/ } /** * 函 数：串口发送一个数组 * 参 数：Array 要发送数组的首地址 * 参 数：Length 要发送数组的长度 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length) { uint16_t i; for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组 { Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据 } } /** * 函 数：串口发送一个字符串 * 参 数：String 要发送字符串的首地址 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendString(char *String) { uint8_t i; for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组（字符串），遇到字符串结束标志位后停止 { Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据 } } /** * 函 数：次方函数（内部使用） * 返 回 值：返回值等于X的Y次方 */ uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y) { uint32_t Result = 1; //设置结果初值为1 while (Y --) //执行Y次 { Result *= X; //将X累乘到结果 } return Result; } /** * 函 数：串口发送数字 * 参 数：Number 要发送的数字，范围：0~4294967295 * 参 数：Length 要发送数字的长度，范围：0~10 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length) { uint8_t i; for (i = 0; i < Length; i ++) //根据数字长度遍历数字的每一位 { Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //依次调用Serial_SendByte发送每位数字 } } /** * 函 数：使用printf需要重定向的底层函数 * 参 数：保持原始格式即可，无需变动 * 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动 */ int fputc(int ch, FILE *f) { Serial_SendByte(ch); //将printf的底层重定向到自己的发送字节函数 return ch; } /** * 函 数：自己封装的prinf函数 * 参 数：format 格式化字符串 * 参 数：... 可变的参数列表 * 返 回 值：无 */ void Serial_Printf(char *format, ...) { char String[100]; //定义字符数组 va_list arg; //定义可变参数列表数据类型的变量arg va_start(arg, format); //从format开始，接收参数列表到arg变量 vsprintf(String, format, arg); //使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中 va_end(arg); //结束变量arg Serial_SendString(String); //串口发送字符数组（字符串） } /** * 函 数：获取串口接收标志位 * 参 数：无 * 返 回 值：串口接收标志位，范围：0~1，接收到数据后，标志位置1，读取后标志位自动清零 */ uint8_t Serial_GetRxFlag(void) { if (Serial_RxFlag == 1) //如果标志位为1 { Serial_RxFlag = 0; return 1; //则返回1，并自动清零标志位 } return 0; //如果标志位为0，则返回0 } /** * 函 数：获取串口接收的数据 * 参 数：无 * 返 回 值：接收的数据，范围：0~255 */ uint8_t Serial_GetRxData(void) { return Serial_RxData; //返回接收的数据变量 } /** * 函 数：USART1中断函数 * 参 数：无 * 返 回 值：无 * 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行 * 函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制 * 请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入 */ void USART1_IRQHandler(void) { if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) //判断是否是USART1的接收事件触发的中断 { Serial_RxData = USART_ReceiveData(USART1); //读取数据寄存器，存放在接收的数据变量 Serial_RxFlag = 1; //置接收标志位变量为1 USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); //清除USART1的RXNE标志位 //读取数据寄存器会自动清除此标志位 //如果已经读取了数据寄存器，也可以不执行此代码 } }
Serial.h
#ifndef __SERIAL_H #define __SERIAL_H #include <stdio.h> void Serial_Init(void); void Serial_SendByte(uint8_t Byte); void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length); void Serial_SendString(char *String); void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length); void Serial_Printf(char *format, ...); uint8_t Serial_GetRxFlag(void); uint8_t Serial_GetRxData(void); #endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header #include "Delay.h" #include "OLED.h" #include "Serial.h" uint8_t RxData; //定义用于接收串口数据的变量 int main(void) { /*模块初始化*/ OLED_Init(); //OLED初始化 /*显示静态字符串*/ OLED_ShowString(1, 1, "RxData:"); /*串口初始化*/ Serial_Init(); //串口初始化 while (1) { if (Serial_GetRxFlag() == 1) //检查串口接收数据的标志位 { RxData = Serial_GetRxData(); //获取串口接收的数据 Serial_SendByte(RxData); //串口将收到的数据回传回去，用于测试 OLED_ShowHexNum(1, 8, RxData, 2); //显示串口接收的数据 } } }
（3）串口收发HEX数据包
代码示例：
Serial.c
#include "stm32f10x.h" // Device header #include <stdio.h> #include <stdarg.h> uint8_t Serial_TxPacket[4]; //定义发送数据包数组，数据包格式：FF 01 02 03 04 FE uint8_t Serial_RxPacket[4]; //定义接收数据包数组 uint8_t Serial_RxFlag; //定义接收数据包标志位 /** * 函 数：串口初始化 * 参 数：无 * 返 回 值：无 */ void Serial_Init(void) { /*开启时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //开启USART1的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟 /*GPIO初始化*/ 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); //将PA9引脚初始化为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA10引脚初始化为上拉输入 /*USART初始化*/ USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //定义结构体变量 USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制，不需要 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //模式，发送模式和接收模式均选择 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验，不需要 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位，选择1位 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长，选择8位 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //将结构体变量交给USART_Init，配置USART1 /*中断输出配置*/ USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //开启串口接收数据的中断 /*NVIC中断分组*/ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2 /*NVIC配置*/ NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //选择配置NVIC的USART1线 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //指定NVIC线路的抢占优先级为1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设 /*USART使能*/ USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能USART1，串口开始运行 } /** * 函 数：串口发送一个字节 * 参 数：Byte 要发送的一个字节 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendByte(uint8_t Byte) { USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形 while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成 /*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/ } /** * 函 数：串口发送一个数组 * 参 数：Array 要发送数组的首地址 * 参 数：Length 要发送数组的长度 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length) { uint16_t i; for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组 { Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据 } } /** * 函 数：串口发送一个字符串 * 参 数：String 要发送字符串的首地址 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendString(char *String) { uint8_t i; for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组（字符串），遇到字符串结束标志位后停止 { Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据 } } /** * 函 数：次方函数（内部使用） * 返 回 值：返回值等于X的Y次方 */ uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y) { uint32_t Result = 1; //设置结果初值为1 while (Y --) //执行Y次 { Result *= X; //将X累乘到结果 } return Result; } /** * 函 数：串口发送数字 * 参 数：Number 要发送的数字，范围：0~4294967295 * 参 数：Length 要发送数字的长度，范围：0~10 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length) { uint8_t i; for (i = 0; i < Length; i ++) //根据数字长度遍历数字的每一位 { Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //依次调用Serial_SendByte发送每位数字 } } /** * 函 数：使用printf需要重定向的底层函数 * 参 数：保持原始格式即可，无需变动 * 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动 */ int fputc(int ch, FILE *f) { Serial_SendByte(ch); //将printf的底层重定向到自己的发送字节函数 return ch; } /** * 函 数：自己封装的prinf函数 * 参 数：format 格式化字符串 * 参 数：... 可变的参数列表 * 返 回 值：无 */ void Serial_Printf(char *format, ...) { char String[100]; //定义字符数组 va_list arg; //定义可变参数列表数据类型的变量arg va_start(arg, format); //从format开始，接收参数列表到arg变量 vsprintf(String, format, arg); //使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中 va_end(arg); //结束变量arg Serial_SendString(String); //串口发送字符数组（字符串） } /** * 函 数：串口发送数据包 * 参 数：无 * 返 回 值：无 * 说 明：调用此函数后，Serial_TxPacket数组的内容将加上包头（FF）包尾（FE）后，作为数据包发送出去 */ void Serial_SendPacket(void) { Serial_SendByte(0xFF); Serial_SendArray(Serial_TxPacket, 4); Serial_SendByte(0xFE); } /** * 函 数：获取串口接收数据包标志位 * 参 数：无 * 返 回 值：串口接收数据包标志位，范围：0~1，接收到数据包后，标志位置1，读取后标志位自动清零 */ uint8_t Serial_GetRxFlag(void) { if (Serial_RxFlag == 1) //如果标志位为1 { Serial_RxFlag = 0; return 1; //则返回1，并自动清零标志位 } return 0; //如果标志位为0，则返回0 } /** * 函 数：USART1中断函数 * 参 数：无 * 返 回 值：无 * 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行 * 函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制 * 请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入 */ void USART1_IRQHandler(void) { static uint8_t RxState = 0; //定义表示当前状态机状态的静态变量 static uint8_t pRxPacket = 0; //定义表示当前接收数据位置的静态变量 if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) //判断是否是USART1的接收事件触发的中断 { uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1); //读取数据寄存器，存放在接收的数据变量 /*使用状态机的思路，依次处理数据包的不同部分*/ /*当前状态为0，接收数据包包头*/ if (RxState == 0) { if (RxData == 0xFF) //如果数据确实是包头 { RxState = 1; //置下一个状态 pRxPacket = 0; //数据包的位置归零 } } /*当前状态为1，接收数据包数据*/ else if (RxState == 1) { Serial_RxPacket[pRxPacket] = RxData; //将数据存入数据包数组的指定位置 pRxPacket ++; //数据包的位置自增 if (pRxPacket >= 4) //如果收够4个数据 { RxState = 2; //置下一个状态 } } /*当前状态为2，接收数据包包尾*/ else if (RxState == 2) { if (RxData == 0xFE) //如果数据确实是包尾部 { RxState = 0; //状态归0 Serial_RxFlag = 1; //接收数据包标志位置1，成功接收一个数据包 } } USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); //清除标志位 } }
Serial.h
#ifndef __SERIAL_H #define __SERIAL_H #include <stdio.h> extern uint8_t Serial_TxPacket[]; extern uint8_t Serial_RxPacket[]; void Serial_Init(void); void Serial_SendByte(uint8_t Byte); void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length); void Serial_SendString(char *String); void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length); void Serial_Printf(char *format, ...); void Serial_SendPacket(void); uint8_t Serial_GetRxFlag(void); #endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header #include "Delay.h" #include "OLED.h" #include "Serial.h" #include "Key.h" uint8_t KeyNum; //定义用于接收按键键码的变量 int main(void) { /*模块初始化*/ OLED_Init(); //OLED初始化 Key_Init(); //按键初始化 Serial_Init(); //串口初始化 /*显示静态字符串*/ OLED_ShowString(1, 1, "TxPacket"); OLED_ShowString(3, 1, "RxPacket"); /*设置发送数据包数组的初始值，用于测试*/ Serial_TxPacket[0] = 0x01; Serial_TxPacket[1] = 0x02; Serial_TxPacket[2] = 0x03; Serial_TxPacket[3] = 0x04; while (1) { KeyNum = Key_GetNum(); //获取按键键码 if (KeyNum == 1) //按键1按下 { Serial_TxPacket[0] ++; //测试数据自增 Serial_TxPacket[1] ++; Serial_TxPacket[2] ++; Serial_TxPacket[3] ++; Serial_SendPacket(); //串口发送数据包Serial_TxPacket OLED_ShowHexNum(2, 1, Serial_TxPacket[0], 2); //显示发送的数据包 OLED_ShowHexNum(2, 4, Serial_TxPacket[1], 2); OLED_ShowHexNum(2, 7, Serial_TxPacket[2], 2); OLED_ShowHexNum(2, 10, Serial_TxPacket[3], 2); } if (Serial_GetRxFlag() == 1) //如果接收到数据包 { OLED_ShowHexNum(4, 1, Serial_RxPacket[0], 2); //显示接收的数据包 OLED_ShowHexNum(4, 4, Serial_RxPacket[1], 2); OLED_ShowHexNum(4, 7, Serial_RxPacket[2], 2); OLED_ShowHexNum(4, 10, Serial_RxPacket[3], 2); } } }
（4）串口收发文本数据包
代码示例：
Serial.c
#include "stm32f10x.h" // Device header #include <stdio.h> #include <stdarg.h> char Serial_RxPacket[100]; //定义接收数据包数组，数据包格式"@MSG\r\n" uint8_t Serial_RxFlag; //定义接收数据包标志位 /** * 函 数：串口初始化 * 参 数：无 * 返 回 值：无 */ void Serial_Init(void) { /*开启时钟*/ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //开启USART1的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟 /*GPIO初始化*/ 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); //将PA9引脚初始化为复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA10引脚初始化为上拉输入 /*USART初始化*/ USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //定义结构体变量 USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制，不需要 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //模式，发送模式和接收模式均选择 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验，不需要 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位，选择1位 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长，选择8位 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //将结构体变量交给USART_Init，配置USART1 /*中断输出配置*/ USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //开启串口接收数据的中断 /*NVIC中断分组*/ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2 /*NVIC配置*/ NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //选择配置NVIC的USART1线 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //指定NVIC线路的抢占优先级为1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设 /*USART使能*/ USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能USART1，串口开始运行 } /** * 函 数：串口发送一个字节 * 参 数：Byte 要发送的一个字节 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendByte(uint8_t Byte) { USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形 while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成 /*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/ } /** * 函 数：串口发送一个数组 * 参 数：Array 要发送数组的首地址 * 参 数：Length 要发送数组的长度 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length) { uint16_t i; for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组 { Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据 } } /** * 函 数：串口发送一个字符串 * 参 数：String 要发送字符串的首地址 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendString(char *String) { uint8_t i; for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组（字符串），遇到字符串结束标志位后停止 { Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据 } } /** * 函 数：次方函数（内部使用） * 返 回 值：返回值等于X的Y次方 */ uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y) { uint32_t Result = 1; //设置结果初值为1 while (Y --) //执行Y次 { Result *= X; //将X累乘到结果 } return Result; } /** * 函 数：串口发送数字 * 参 数：Number 要发送的数字，范围：0~4294967295 * 参 数：Length 要发送数字的长度，范围：0~10 * 返 回 值：无 */ void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length) { uint8_t i; for (i = 0; i < Length; i ++) //根据数字长度遍历数字的每一位 { Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //依次调用Serial_SendByte发送每位数字 } } /** * 函 数：使用printf需要重定向的底层函数 * 参 数：保持原始格式即可，无需变动 * 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动 */ int fputc(int ch, FILE *f) { Serial_SendByte(ch); //将printf的底层重定向到自己的发送字节函数 return ch; } /** * 函 数：自己封装的prinf函数 * 参 数：format 格式化字符串 * 参 数：... 可变的参数列表 * 返 回 值：无 */ void Serial_Printf(char *format, ...) { char String[100]; //定义字符数组 va_list arg; //定义可变参数列表数据类型的变量arg va_start(arg, format); //从format开始，接收参数列表到arg变量 vsprintf(String, format, arg); //使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中 va_end(arg); //结束变量arg Serial_SendString(String); //串口发送字符数组（字符串） } /** * 函 数：USART1中断函数 * 参 数：无 * 返 回 值：无 * 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行 * 函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制 * 请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入 */ void USART1_IRQHandler(void) { static uint8_t RxState = 0; //定义表示当前状态机状态的静态变量 static uint8_t pRxPacket = 0; //定义表示当前接收数据位置的静态变量 if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) //判断是否是USART1的接收事件触发的中断 { uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1); //读取数据寄存器，存放在接收的数据变量 /*使用状态机的思路，依次处理数据包的不同部分*/ /*当前状态为0，接收数据包包头*/ if (RxState == 0) { if (RxData == '@' && Serial_RxFlag == 0) //如果数据确实是包头，并且上一个数据包已处理完毕 { RxState = 1; //置下一个状态 pRxPacket = 0; //数据包的位置归零 } } /*当前状态为1，接收数据包数据，同时判断是否接收到了第一个包尾*/ else if (RxState == 1) { if (RxData == '\r') //如果收到第一个包尾 { RxState = 2; //置下一个状态 } else //接收到了正常的数据 { Serial_RxPacket[pRxPacket] = RxData; //将数据存入数据包数组的指定位置 pRxPacket ++; //数据包的位置自增 } } /*当前状态为2，接收数据包第二个包尾*/ else if (RxState == 2) { if (RxData == '\n') //如果收到第二个包尾 { RxState = 0; //状态归0 Serial_RxPacket[pRxPacket] = '\0'; //将收到的字符数据包添加一个字符串结束标志 Serial_RxFlag = 1; //接收数据包标志位置1，成功接收一个数据包 } } USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); //清除标志位 } }
Serial.h
#ifndef __SERIAL_H #define __SERIAL_H #include <stdio.h> extern char Serial_RxPacket[]; extern uint8_t Serial_RxFlag; void Serial_Init(void); void Serial_SendByte(uint8_t Byte); void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length); void Serial_SendString(char *String); void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length); void Serial_Printf(char *format, ...); #endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header #include "Delay.h" #include "OLED.h" #include "Serial.h" #include "LED.h" #include "string.h" int main(void) { /*模块初始化*/ OLED_Init(); //OLED初始化 LED_Init(); //LED初始化 Serial_Init(); //串口初始化 /*显示静态字符串*/ OLED_ShowString(1, 1, "TxPacket"); OLED_ShowString(3, 1, "RxPacket"); while (1) { if (Serial_RxFlag == 1) //如果接收到数据包 { OLED_ShowString(4, 1, " "); OLED_ShowString(4, 1, Serial_RxPacket); //OLED清除指定位置，并显示接收到的数据包 /*将收到的数据包与预设的指令对比，以此决定将要执行的操作*/ if (strcmp(Serial_RxPacket, "LED_ON") == 0) //如果收到LED_ON指令 { LED1_ON(); //点亮LED Serial_SendString("LED_ON_OK\r\n"); //串口回传一个字符串LED_ON_OK OLED_ShowString(2, 1, " "); OLED_ShowString(2, 1, "LED_ON_OK"); //OLED清除指定位置，并显示LED_ON_OK } else if (strcmp(Serial_RxPacket, "LED_OFF") == 0) //如果收到LED_OFF指令 { LED1_OFF(); //熄灭LED Serial_SendString("LED_OFF_OK\r\n"); //串口回传一个字符串LED_OFF_OK OLED_ShowString(2, 1, " "); OLED_ShowString(2, 1, "LED_OFF_OK"); //OLED清除指定位置，并显示LED_OFF_OK } else //上述所有条件均不满足，即收到了未知指令 { Serial_SendString("ERROR_COMMAND\r\n"); //串口回传一个字符串ERROR_COMMAND OLED_ShowString(2, 1, " "); OLED_ShowString(2, 1, "ERROR_COMMAND"); //OLED清除指定位置，并显示ERROR_COMMAND } Serial_RxFlag = 0; //处理完成后，需要将接收数据包标志位清零，否则将无法接收后续数据包 } } }
