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STM32 串口收发

网友: 技术文档 2025-08-08 11:52:00

Overview

本文使用的是STM32F103开发板，本文会使用中断接收数据，最后通过Windows换行符“\\r\\n”来判断是否接收完整。所以发给本Demo的数据都应该在最后带有\\r\\n

 

设置步骤：

  1. 串口时钟使能，GPIO 时钟使能
  2. 串口复位
  3. GPIO 端口模式设置
  4. 串口参数初始化
  5. 开启中断并且初始化 NVIC（如果需要开启中断才需要这个步骤）
  6. 使能串口
  7. 编写中断处理函数

 

相关具体函数

1.串口时钟使能

串口是挂载在 APB2 下面的外设，所以使能函数为：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1)；

2.串口复位

当外设出现异常的时候可以通过复位设置，实现该外设的复位，然后重新配置让其重新工作。

在系统刚开始配置外设的时候，一般都会先执行复位该外设的操作。

复位的是在函数 USART_DeInit()中完成，比如我们要复位串口 1，方法为：
 

USART_DeInit(USART1); //复位串口 1

3.串口参数初始化

串口初始化是通过 USART_Init()函数实现的，原型如下

void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)；

参数1：指定串口标号，这里选择 USART1。
参数2：一个 USART_InitTypeDef 类型的结构体指针，这个结构体指针的成员变量用
来设置串口的一些参数。

这个结构体来设置：波特率，字长，停止位，奇偶校验位，硬件数据流控制，模式（收或发） 

//USART 初始化设置USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//收发模式USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1

4.数据发送与接收

STM32 的发送与接收是通过数据寄存器 USART_DR 来实现的，这是一个双寄存器，包含了 TDR 和 RDR。

当向该寄存器写数据的时候，串口就会自动发送，当收到数据的时候，也是存在该寄存器内。

STM32 库函数操作 USART_DR 寄存器发送数据的函数是USART_SendData。该函数向串口寄存器 USART_DR 写入一个数据。

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);

STM32 库函数操作 USART_DR 寄存器读取串口接收到的数据的函数是USART_ReceiveData，该函数可以读取串口接受到的数据。

uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

5.串口状态

串口的状态可以通过 状态寄存器 USART_SR 读取

STM32 串口收发

RXNE（读数据寄存器非空）

当该位被置 1 的时候，就是提示已经有数据被接收到了，并且可以读出来了。这时候我们要做的就是尽快去读取 USART_DR。

通过读 USART_DR 可以将该位清零，也可以向该位写 0，直接清除。

TC（发送完成）

当该位被置位的时候，表示 USART_DR 内的数据已经被发送完成了。如果设置了这个位的中断，则会产生中断。

该位也有两种清零方式：

  1. 读 USART_SR，写USART_DR
  2. 直接向该位写 0

读取串口状态的函数是：

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG)；

这个函数的第二个参数标示我们要查看串口的哪种状态，比如上面的 RXNE(读数据寄存器非空) 以及 TC(发送完成)。

判断读寄存器是否非空(RXNE)：
USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE);

判断发送是否完成(TC)：
USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC);

 

6.串口使能

串口使能是通过函数 USART_Cmd()来实现的

USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口 

7.开启串口响应中断

有些时候当我们还需要开启串口中断，那么我们还需要使能串口中断，使能串口中断的函数是：

void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState)

第二个参数是标示使能串口的类型，也就是使能哪种中断，因为串口的中断类型有很多种。

在接收到数据的时候（RXNE 读数据寄存器非空），要产生中断
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断，接收到数据中断

在发送数据结束的时候（TC，发送完成）要产生中断，那么方法是：
USART_ITConfig(USART1，USART_IT_TC，ENABLE); 

8.获取相应中断状态

使能了某个中断之后，当该中断发生了，就会设置状态寄存器中的某个标志位。

在中断处理函数中，要判断哪种中断被触发了，使用的函数是：

ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT)

若使能了串口发送完成中断，当中断发生了，在中断处理函数中判断是否串口发送完成中断

USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC)

如果返回值是 SET，说明是串口发送完成中断发生

 

程序设计

GPIO初始化

  1. 串口时钟使能，和GPIO时钟使能
  2. 配置GPIO
  3. 配置中断优先级
  4. 配置串口1的属性
  5. 开启接收中断
  6. 使能串口1
void uart_init(u32 bound){//GPIO端口设置GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能USART1，GPIOA时钟 // 串口复位USART_DeInit(USART1); //USART1_TX GPIOA.9GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9 //USART1_RX GPIOA.10初始化GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10 //Usart1 NVIC 配置NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;//子优先级3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//IRQ通道使能NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//根据指定的参数初始化VIC寄存器 //USART 初始化设置USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//收发模式USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接收中断USART_Cmd(USART1, ENABLE);  //使能串口1 }

串口1的中断服务函数

一个一个字符接收，收到换行符\"\\r\\n\"之后，因为 \\r 和 \\n 是分开的，所以他们得连续一起接收到才算真正的结束符。

所以设立两个标志

  • RecvCompleteFirstFlag为1时，表示 \\r 收到了
  • completeFlag 为1时，代表两个字符都收到了
u8 completeFlag = 0;u8 RecvCompleteFirstFlag = 0;typedef struct{ u8 recvData[USART_REC_LEN]; u8 len;}USART_RX_ST RxObjST;void USART1_IRQHandler(void) //串口1中断服务程序{u8 Res;if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中断(接收到的数据必须是 0x0d 0x0a 结尾){Res = USART_ReceiveData(USART1);//读取接收到的数据if (completeFlag == 0)//接收未完成{if (RecvCompleteFirstFlag == 1)//接收到了0x0d{if(Res!=0x0a) {  RecvCompleteFirstFlag = 0;  RxObjST.len = 0; }else completeFlag = 1;//接收完成了 }else //还没收到0X0D{if (Res==0x0d)RecvCompleteFirstFlag = 1;else{RxObjST.recvData[RxObjST.len]=Res ;RxObjST.len++;if(RxObjST.len>(USART_REC_LEN-1))  { RecvCompleteFirstFlag = 0;  }} }} } }

 

调用

  • 串口数据处理：通过检查completeFlag，判断是否接收到完整数据
  • 数据回传：将接收到的数据原样发送回上位机
  • 系统状态指示：通过LED0的周期性闪烁（约300ms周期）表示系统正常运行

因为和刚刚的USART1_IRQHandler不在同一个文件中，但是希望共享变量，所以使用外部声明

extern u8 completeFlag;

extern u8 RecvCompleteFirstFlag;

extern USART_RX_ST RxObjST;

extern u8 completeFlag;extern u8 RecvCompleteFirstFlag;extern USART_RX_ST RxObjST;int main(void){ u16 t; u16 len; u16 times=0; BaseType_t xReturn; delay_init(); //延时函数初始化 uart_init(115200);  //初始化串口 KEY_Init(); //初始化与按键连接的硬件接口 LED_Init(); BEEP_Init(); //初始化蜂鸣器端口 // 设置优先级分组为分组2：2位抢占优先级，2位响应优先级 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); printf(\"App Start 2025 0804!-------------\\r\\n\"); while(1) { if(completeFlag == 1) { len = RxObjST.len;//得到此次接收到的数据长度 printf(\"\\r\\nThe message you send is:\\r\\n\\r\\n\"); for (t=0; t<len; t++) { USART_SendData(USART1, RxObjST.recvData[t]);//向串口1发送数据 while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束 } RxObjST.len = 0; completeFlag = 0; } else { times++; if(times%30==0) { LED0=!LED0;//闪烁LED,提示系统正在运行. } delay_ms(10);  } } }

 

 

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