STM32串口总结

xiananUZI · 发表于 2021-9-26 11:12

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一.STM32串口介绍
a.串口的数据包格式为起始位+数据位+校验位+停止位，所以一般需要设置数据位为8，校验位为1，停止位为1。我们再发送过程中只发送数据，其他的都由硬件来完成了，所以通信的双方在数据包格式配置相同时才能正确通信。
b.除去数据包格式设置一样外，因为串口大多数都是用异步通信，由于没有时钟信号，所以2个通信设备需约定好波特率，常见的有4800、9600、115200等，波特率一致时才能正确通信。
c.stm32的库文件中将这些需要配置的参数都写在了USART_InitTypeDef 结构体中，我们只要对其进行赋值，再调用函数USART_Init(),USART_Init函数会将USART_InitTypeDef 结构体中的数据写入相应的寄存器，这样就完成了对32串口的配置。

二.串口初始化（统一初始化）
a.串口配置时，只有少数值需要时常更改，大部分都是重复内容，因此将常用的这些值做为参数传入。这样调用一个函数可以对所有的串口进行赋值。（串口使用的GPIO在后续的文章中统一配置）借鉴前辈的代码。
b.串口初始化流程开外设时钟->配置引脚（统一配置）->配置参数 ->使能中断 ->使能串口

void User_Usart_Init(USART_TypeDef* USARTx, u32 BaudRate, u16 WordLength, u16 StopBits, u16 Parity)
{
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure ;

if(USARTx == USART1)
{
      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);// Enable USART1使能或者失能APB2外设时钟  高速72MHz
}
else if(USARTx == USART2)
{
      RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);//  Enable USART2使能或者失能APB1外设时钟低速36MHz
}
else if(USARTx == USART3)
{
      RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3,ENABLE);//  Enable USART3使能或者失能APB1外设时钟低速36MHz
}
else if(USARTx == UART4)
{
      RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART4,ENABLE);//  Enable USART4使能或者失能APB1外设时钟低速36MHz
}
else if(USARTx == UART5)
{
      RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART5,ENABLE);//  Enable USART5使能或者失能APB1外设时钟低速36MH
}

USART_DeInit(USARTx);

USART_InitStructure.USART_BaudRate = BaudRate;                //波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = WordLength;       //数据长度
USART_InitStructure.USART_StopBits = StopBits;                   //一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = Parity;                            //无校验
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //禁止硬件流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //Receive and transmit enabled
USART_Init(USARTx, &USART_InitStructure);                            // Configure the USART1

USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Disable;       //USART Clock disabled
USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_Low;          //USART CPOL: Clock is active low
USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_2Edge;       //USART CPHA: Data is captured on the second edge
USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Disable;    //USART LastBit: The clock pulse of the last data bit is not output to the SCLK pin
USART_ClockInit(USARTx, &USART_ClockInitStructure);
USART_ITConfig(USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);                //允许接收寄存器非空中断
USART_Cmd(USARTx, ENABLE);                                              // Enable USARTx
}

三.串口结构体
a.使能串口中断后，串口在接收到数据后会进入中断函数，中断函数就是我们要对数据进行整理的地方。（中断函数中不能写大量代码，有可能导下次中断来之前，数据还未处理完成，所以数据分析在后文）。
b.stm32的串口数量很多，因此将每个串口在运行中所需要的变量整合写进一个结构体中，相对更加方面快捷。按照本人经常使用的数据，在串口对应的.H文件中写出的结构体如下，之后在.C文件中对使用的结构体进行初始化就可以了。

#define SBUF_SIZE 255                //数据缓冲区大小
#define RBUF_SIZE 255

typedef struct
{
u8 sbuf[SBUF_SIZE];                //发送数组
u8 rbuf[RBUF_SIZE];                //接收数组
u8 temporary_buf[RBUF_SIZE]; //接收临时存储buf
u16 sbuf_head;                         //需要发送数据的位置
u16 sbuf_tail;                            //需要发送数据的结束位置
u16 rbuf_head;                         //需要发送数据的位置
u16 rbuf_tail;                            //需要发送数据的结束位置
u8 com_already;                      //接收到数据
u32 com_timeout;                      //接收到数据到处理数据间延时
uint32_t rc;                               //计数
}UART_InformationType;

//使用几个串口就可以创建几个结构体
extern UART_InformationType  UART1_Information;  //创建串口1的结构体
extern UART_InformationType  UART2_Information;
extern UART_InformationType  UART3_Information;

四.串口中断
a.结构体写好后，接下来就是中断函数，串口中断来对接受的数据进行整理，如果串口处理数据的方法相差不是太大，都可以使用此中断函数来整理接收的数据。
b.串口数据整理的思想，以数据接受为例：
      1.开辟两个256字节的数组，用来存放接受或者发送的数据。
      2.数据接收：给256个字节设数据头尾，每当进入一次中断，有一个数据传入就把数据写到结构体的rbuf数组中保存起来，同时把数据头rbuf_head 值+1，当数据头超过数据缓冲区大小时清零。
      3.数据处理：有数据传入就把标志位 com_already 置1，处理完数据后清0，同时更新数据尾部rbuf_tail的数值。
      4.例如：刚上电时都为0，传入8个字节正确的数据，先将8个字节的数据保存在结构体中，同时每传入一个字节数据头加1。置1标志位等待数据处理函数。数据处理函数处理完成数据后将数据尾加8等于数据头。（此时假设数据都是正确的情况，这样就可以造成循环可以保存接受的每一个数据，详情请看第5节代码。）
c.中断函数中只写了数据的接受，对于stm32来说，数据发送直接封装为函数更加简单方便。
/********************************************************************
*函数描述：usart1中断
*入口说明：无
*返回说明：无
**********************************************************************/
void USART1_IRQHandler(void)
{
Dispose_USART_IRQHandler(USART1,&UART1_Information);
}

/*********************************************************************
*函数描述：usart2中断
*入口说明：无
*返回说明：无
**********************************************************************/
void USART2_IRQHandler(void)
{
Dispose_USART_IRQHandler(USART2,&UART2_Information);
}

/*********************************************************************
*函数描述：usart3中断
*入口说明：无
*返回说明：无
**********************************************************************/
void USART3_IRQHandler(void)
{
Dispose_USART_IRQHandler(USART3,&UART3_Information);
}

/*********************************************************************
*函数描述：usart中断，处理接受的数据
*入口说明：USART_TypeDef* USARTx UART_InformationType* USARTx_Information
                     中断的串口                      对应串口的结构体
*返回说明：无
**********************************************************************/
void Dispose_USART_IRQHandler(USART_TypeDef* USARTx,UART_InformationType* USARTx_Information)
{
if(USART_GetITStatus(USARTx, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收数据
{
      USARTx_Information->rbuf[USARTx_Information->rbuf_head++] = (u8)USARTx->DR;
      if(USARTx_Information->rbuf_head == SBUF_SIZE)
      {
         USARTx_Information->rbuf_head = 0;
      }
      USARTx_Information->com_already = USART_SBUF_NO_EMPTY;//USART_SBUF_NO_EMPTY自定义的数值为1
   // USARTx_Information->com_timeout = Timer_1ms;                //更新空闲计时
}
}

/*********************************************************************
*函数描述：usart发送数据
*入口说明：USARTx:选择USART通道
               data:发送的数据
               data_long:数据长度
*返回说明：无
**********************************************************************/
void Send_Usart_data(USART_TypeDef* USARTx,u8* data,u16 data_long)
{
u16 a;
for(a=0;a<data_long;a++)                                                                                                                               //发送数据
      {
            USART_SendData(USART1,*(data+a));
            while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) == RESET);
      }
}

五.数据处理
a.串口接收完数据后，在数据处理函数中，处理相应的数据。
      在实际使用中串口通信一般会规定相应的协议举例下面两种，实际中协议复杂多样，本例子以2为基础进行代码编写。
         1. 01 03 00 00 00 02 crcl crch
         //常用的MODBUS协议格式 01为读取的设备地址，03为功能码，00 00 为读取的寄存器 00 02 为读取的数据 ,后两位为数据校验
         2. FA 04 00 02  xx xx FF
         //FA为规定的协议头部 04为功能码 00 02 为数据长度  xx xx 为数据 FF为数据结尾
         串口接收是，我们会收到一大串数据，我们首先要判断一串数据第一位，用IF来判断第一位是不是我们想要的数据，不是的话就判断下一位，知道找到正确数据，最后对接收到的数据进行校验，看收到的一大串数据是否正确，从而进行下一步处理。

/*********************************************************************
*函数名称:  Usart1_Dispos_Send_dat
*函数描述：usart1处发送的数据
*入口说明：无
*返回说明：无
**********************************************************************/
void Usart1_Dispos_Send_command(void)
{
u16 i,j = 0;
u16 m,length;
u16 crc16 = 0;

if(!UART1_Information.com_already)                                        //串口标志位未使能就返回
      return;
UART1_Information.com_already = USART_SBUF_EMPTY;          //更新串口标志位
i = UART1_Information.rbuf_tail;
while(i != UART1_Information.rbuf_head)                                  //如果此时的数据尾等于数据头退出循环
{
         if(UART1_Information.rbu== 0xfa)                                  //判断数据头是不是想要的数据
         {
               m = i;
               length  = UART1_Information.rbuf[i+3]+5；                //如果数据正确,判断数据长度，rbuf[i+3]为数据长度，再加5为一包数据的长度
               for(j = 0;j < length  ;j++)                                           //提取每一帧数据,把数据放进临时数组
               {
                     if(m == UART1_Information.rbuf_head)                //提取过程中数据尾等于数据头说明长度不够不是正确的数据，返回
                           return;
                     UART1_Information.temporary_buf[j] = UART1_Information.rbuf[m++];
                     if(m == RBUF_SIZE)
                           m = 0;
               }
               if(UART1_Information.temporary_buf[j-1] == 0xff)          //有效数据
               {
                  Dispose_SVR_Commd(UART1_Information.temporary_buf); //处理临时数组数据
                  UART1_Information.rbuf_tail = m;
                  i=m;
               }
               else                                                                            //无效数据i++进行下一位的判断
               {
                  i++;
                  if(i == RBUF_SIZE)                                                 //如果i等于数组上限清零
                           i = 0;
               }
            }       else                                                                               //如果第一位不是想要的数据，进行下一位判断
         {
               i++;
               if(i == RBUF_SIZE)
                     i = 0;
            }
      }
}

/*********************************************************************
*函数名称: Dispos_Commd
*函数描述：处理服务器发送的指令
*入口说明：P_tbuf:保存服务器指令数组的指针
*返回说明：无
**********************************************************************/
void Dispos_Commd(u8 * p)
{
u8 function,length;
u16 register_addr;

function = *(p+1);
register_addr =  *(p+3);
length= *p;

if(function==0x04)                                                                      //功能码判，功能吗为自定义的功能
      Write_Data(UART1_Information.temporary_buf,length);             //写入数据
//if else() {}
else{}                                                                                           //
         return;
}

/*********************************************************************
*函数名称: Write_Data
*函数描述：写入数据
*入口说明：buf 要写入的数据，length 要写入的数据长度
*返回说明：无
**********************************************************************/
void Write_Data(u8 *p,u8 length)
{
   u8 length = 0;
   u8 buf[10]={0};
   //自己定义写到flash中或者各种地方
   //下列数据是需要的返回的数据，可以写数据返回成功，写可以返回一些其他数据，供发送者观看，或者判段是否接收成功

   buf[length++] = 0xfa;
   buf[length++] = 0x04;
   buf[length++] = 0x00;
   buf[length++] = 0x02;
   buf[length++] = 0x00;
   buf[length++] = 0x00;
   buf[length++] = 0xff;
   Send_Usart_data（USART1,buf,length)；
}

CLBuu · 发表于 2021-9-26 13:23

可以调用一个函数可以对所有的串口进行赋值

ssdgh · 发表于 2021-9-26 15:07

中断函数就是我们要对数据进行整理的地方

muzitongxue · 发表于 2021-9-26 17:25

谢谢分享学习学习

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