STM32单片机入门学习——第27节: [9-3] USART串口发送串口发送+接收

写这个文章是用来学习的,记录一下我的学习过程。希望我能一直坚持下去,我只是一个小白,只是想好好学习,我知道这会很难，但我还是想去做！

本文写于：2025.04.08

前言

   本次笔记是用来记录我的学习过程,同时把我需要的困难和思考记下来,有助于我的学习，同时也作为一种习惯,可以督促我学习,是一个激励自己的过程,让我们开始32单片机的学习之路。
   欢迎大家给我提意见,能给我的嵌入式之旅提供方向和路线，现在作为小白,我就先学习32单片机了,就跟着B站上的江协科技开始学习了.
   在这里会记录下江协科技32单片机开发板的配套视频教程所作的实验和学习笔记内容，因为我之前有一个开发板,我大概率会用我的板子模仿着来做.让我们一起加油！
   另外为了增强我的学习效果：每次笔记把我不知道或者问题在后面提出来,再下一篇开头作为解答！

开发板说明

   本人采用的是慧净的开发板,因为这个板子是我N年前就买的板子,索性就拿来用了。另外我也购买了江科大的学习套间。
   原理图如下
1、开发板原理图

2、STM32F103C6和51对比

3、STM32F103C6核心板

视频中的都用这个开发板来实现,如果有资源就利用起来。另外也计划实现江协科技的套件。

下图是实物图

引用

【STM32入门教程-2023版 细致讲解 中文字幕】
还参考了下图中的书籍:
STM32库开发实战指南：基于STM32F103（第2版）

数据手册

解答和科普

一、串口发送

这是USB转串口模块,这里有个跳线帽,说过这个跳线帽要接在VCC和3.3V上,因为VCC是给CH340芯片供电,选择通信的TTL电平为3.3V, 然后通信引脚TXD和RXD要接在STM32的PA9和PA10口,为什么是这两个口呢,看一下引脚定义表,计划用USART1进行通信,所以选择这两个引脚。TX和RX交叉连接,不要接错了。在接线图里,接A9(TX)接的就是串口模块的RXD(接受), 然后串口模块的TXD（发送）要接在STM32的PA10(RX接收)。然后,两个设备之间要把负极接在一起,进行共地,一般多个系统之间互联,都要进行共地,这样电平才能有高低的参考。最后这个串口和STlink都要插在电脑上,这样STM32和串口模块都要独立供电,所以这里通信的电源正极就不需要接了,直接3根线就行了。

初始化流程：

第一步,开启时钟,把需要用的USART和GPIO的时钟打开；
第二部,GPIO初始化,把TX配置成复用输出,RX配置成输入；
第三步,配置USART,直接使用一个结构体,就可以把这里所有参数都配置好了；
第四步，如果你只需要发送的功能，就直接开启USART，初始化就结束了，如果你需要接受的功能，可能还需要配置中断，那就在开启USART之前，再加上ITConfig和NVIC的代码就行了。
那初始化完成之后，如果要发送数据，调用一个发送函数就行了，如果要接受数据，就调用接受的函数，如果要获取发送和接受的状态，就调用获取标志位的函数，这就是USART外设的使用思路。

void USART_ClockInit(USART_TypeDef* USARTx, USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);
void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);

配置同步时钟输出的，包括时钟是不是要输出，时钟的极性相位等参数，因为参数比较多，也是用结构体配置的；

void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState);

开启USART到DMA的触发通道；

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

这两个函数，在我们发送和接收的时候会用到；写和读DR寄存器，DR寄存器内部有4个寄存器，控制发送与接收，执行细节上一节已经分析过了，写DR就是发送，读DR就是接收，至于怎么产生波形。怎么判断输入，软件不管；

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

标志位相关函数

首先引脚模式：TX引脚是USART外设控制的输出脚，所以要选用复用推挽输出；
RX引脚是USART外设数据输入脚，所以要选择输入模式，输入模式并不分什么普通输入、复用输入，一根线只能有一个输出，但可以有多个输入，所以输入脚外设和GPIO都可以同时用，一般RX配置是浮空输入或者上拉输入，因为串口波形空闲状态时高电平，所以不使用下拉输入，引脚模式不清楚的话，还是可以看一下手册，GPIO那一节有个推荐的配置表，可以参考一下；目前只需要数据发送，所以只初始化TX就行了，引脚模式这里，选择AF_PP;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);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);	

这样就是把PA9配置为复用推挽输出，供USART1的TX使用，那引脚就初始化好了；
配置USART

USART_InitTypeDef   USART_InitStructure;USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;			//波特率USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; 	//控制流USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx;		//串口模式要想接收再|USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;	//无校验位USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;	//停止位1位USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;	//数据位8位USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);USART_Cmd(USART1,ENABLE);			//开启

第一个参数波特率：可以直接写个9600就行，写完之后，这个Init函数内部会自动算好9600对应的分频系数，然后写入到BRR寄存器；
第二个参数是硬件流控制：我们不使用所以选择None；
第三个参数是串口模式：我们放到这里，这里可以选择TX发送模式和RX接收模式，如果你继续要发送有需要接收，那就用或符号把TX和RX或起来，
第四个参数是校验位：
第五个参数是停止位；
第六个参数哦是8位数据；

发送一个字节

void Serial_SendByte(uint8_t Byte)		//发送一个字节
{USART_SendData(USART1,Byte);while (USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);}

main.C

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"int main(void)
{OLED_Init();Serial_Init();Serial_SendByte(0x66);OLED_ShowString(1,2,"Hello STM32 MCU");while(1){}
}

Serial

#include "stm32f10x.h"                  // Device headervoid Serial_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//开启时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);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);	USART_InitTypeDef   USART_InitStructure;USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;			//波特率USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; 	//控制流USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx;		//串口模式要想接收再|USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;	//无校验位USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;	//停止位1位USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;	//数据位8位USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);USART_Cmd(USART1,ENABLE);			//开启
}void Serial_SendByte(uint8_t Byte)		//发送一个字节
{USART_SendData(USART1,Byte);while (USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);}

#ifndef __SERIAL_H
#define __SERIAL_Hvoid Serial_Init(void);
void Serial_SendByte(uint8_t Byte);#endif

实验现象


HEX模式：只能显示一个个的十六进制数，不能显示文本0x41；
文本模式；以原始数据编码后的形式显示 0x41对应A；

UFT8

Serial_SendByte('A');也是发送0x41；

发送数组

void Serial_SendArray(uint8_t *Array,uint16_t Length)
{uint16_t i;for(i=0;i<Length;i++){Serial_SendByte(Array[i]);}}

发送字符串

void Serial_SendString(char *String)
{uint8_t i;for(i=0;String[i]!='\0';i++){Serial_SendByte(String[i]);}}

	Serial_SendString("Hello STM32 MCU\r\n");

这个可以执行换行：\r\n,

发送数字

uint32_t Serial_Pow(uint32_t X,uint32_t Y)
{uint32_t Result=1;while (Y--){Result *=X;}return Result;}
void  Serial_SendNumber(uint32_t Number,uint8_t Length)
{uint8_t i;for (i=0;i< Length;i++){Serial_SendByte(Number/Serial_Pow(10,Length-i-1)%10+'0');}}

使用printf函数

printf函数默认输出到屏幕，我们单片机没有屏幕，所以要进行重定向：
在串口模块里加上#include <stdio.h>

int fputc(int ch,FILE *f)
{Serial_SendByte(ch);return ch;
}

printf("Num= %d\r\n",666);

那么重定向fput跟printf有什么关系呢：fputc是printf函数的底层，printf函数在打印的时候，就是不断调用fput函数一个个打印的，我们把fputc函数重定向到了串口，那printf自然就输出到串口了，这样printf就移植好了。
这种方法只能重定向一个，你定向到串口1了，那串口2再用就没有用了，如果多个串口都想用printf怎么办呢,这时候就可以用Sprintf，可以把格式化字符输出到一个字符串里，所以这里可以先定义一个字符串：

	char String[100];sprintf(String,"Num= %d\r\n",666);Serial_SendString(String);

定义字符串，打印字符串；再发送字符串。我们要是能封装这个过程，就再好不过了。
封装Sprintf；可变参数

void Serial_Printf(char *format,...)
{char String[100];va_list arg;va_start(arg,format);vsprintf(String, format ,arg);va_end(arg);Serial_SendString(String);}

	Serial_Printf("Num= %d\r\n",666);

显示汉字
1、UTF8都是(加上–no-multibyte-chars)

Serial_Printf(“你好，世界”);
2、GB2312

然后再写汉字，选择GBK编码，复位也可以显示了。

二、发送+接收

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);

USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx |USART_Mode_Rx;	

可以选择查询或者中断，如果使用查询，那初始化就结束了，如果使用中断，那还需要在这里开启中断，配置NVIC；
查询：
查询的流程是，在主函数里不断判断RXNE标志位，如果置1了，就说明收到数据了， 那再调用ReceiveData，读取DR寄存器，这样就行了。主函数演示不封装了，

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"uint8_t RxData;
int main(void)
{OLED_Init();Serial_Init();while(1){if(USART_GetFlagStatus(USART1 ,USART_FLAG_RXNE)== SET)	//收到数据{RxData=USART_ReceiveData(USART1);}OLED_ShowHexNum(1,1,RxData,2);//清除标志位}
}

中断方法
首先，初始化这里，要加上开启中断的代码：

	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef	NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn ;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd= ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

这里RXNE标志位一但置1了，就会向NVIC申请中断，之后我们可以在中断函数里接收数据；
要不要清楚标志位呢，如果你读取了DR，就可以自动清除，如果没读取DR，就可以手动清除。
其实在中断里，只是进行了数据转存一下，最终还是要扫描查询这个RxFlag，来接收数据的；对于单字节接收来说，可能转存一下意义不大，主要展示一下中断接收的写法和多字节数据包接收；
在各自的函数中分别用了；

void  USART1_IRQHandler(void)
{if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET){Serial_RxData=USART_ReceiveData(USART1);Serial_RxFlag=1;USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);}}

uint8_t  Serial_GetRxFlag(void)
{if(Serial_RxFlag == 1){Serial_RxFlag=0;return  1;}return 0;	
}uint8_t  Serial_GetRxData (void)
{return Serial_RxData;
}

main.C

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"uint8_t RxData;
int main(void)
{OLED_Init();Serial_Init();OLED_ShowString(1,1,"Hello STM32 MCU");OLED_ShowString(2,1,"RxData:");while(1){if(Serial_GetRxFlag()==1)	//收到数据{RxData=Serial_GetRxData();Serial_SendByte(RxData);}OLED_ShowHexNum(2,8,RxData,2);//清除标志位}
}

Serial.ch

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"uint8_t Serial_RxData;
uint8_t Serial_RxFlag;void Serial_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//开启时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);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_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);	USART_InitTypeDef   USART_InitStructure;USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;			//波特率USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; 	//控制流USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx |USART_Mode_Rx;		//串口模式要想接收再|USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;	//无校验位USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;	//停止位1位USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;	//数据位8位USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef	NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn ;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd= ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);USART_Cmd(USART1,ENABLE);			//开启
}void Serial_SendByte(uint8_t Byte)		//发送一个字节
{USART_SendData(USART1,Byte);while (USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);}void Serial_SendArray(uint8_t *Array,uint16_t Length)
{uint16_t i;for(i=0;i<Length;i++){Serial_SendByte(Array[i]);}}void Serial_SendString(char *String)
{uint8_t i;for(i=0;String[i]!='\0';i++){Serial_SendByte(String[i]);}}
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X,uint32_t Y)
{uint32_t Result=1;while (Y--){Result *=X;}return Result;}
void  Serial_SendNumber(uint32_t Number,uint8_t Length)
{uint8_t i;for (i=0;i< Length;i++){Serial_SendByte(Number/Serial_Pow(10,Length-i-1)%10+'0');}}int fputc(int ch,FILE *f)
{Serial_SendByte(ch);return ch;
}void Serial_Printf(char *format,...)
{char String[100];va_list arg;va_start(arg,format);vsprintf(String, format ,arg);va_end(arg);Serial_SendString(String);}uint8_t  Serial_GetRxFlag(void)
{if(Serial_RxFlag == 1){Serial_RxFlag=0;return  1;}return 0;	
}uint8_t  Serial_GetRxData (void)
{return Serial_RxData;
}void  USART1_IRQHandler(void)
{if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET){Serial_RxData=USART_ReceiveData(USART1);Serial_RxFlag=1;USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);}}

现象

问题

1、只是发送和接收一个字节，如何接收大量数据；

总结

本节课主要学会了如何用串口进行接收和发送，在串口模式可以|起了，发送和接收，然后本次只完成了单字节的接收和发送。