12.UART编程-CFANZ编程社区

UART编程 #

1. 串口编程步骤

1.1 看原理图确定引脚

有很多串口，使用哪一个？看原理图确定

1.2 配置引脚为UART功能

至少用到发送、接收引脚：txd、rxd
需要把这些引脚配置为UART功能，并使能UART模块

1.3 设置串口参数

有哪些参数？

波特率
数据位
校验位
停止位

示例：

比如15200,8n1表示波特率为115200,8个数据为，没有校验位，1个停止位

1.4 根据状态寄存器读写数据

肯定有一个数据寄存器，程序把数据写入，即刻通过串口向外发送数据
肯定有一个数据寄存器，程序读取这个寄存器，就可以获得先前接收到的数据
很多有状态寄存器

判断数据是否发送出去？是否发送成功？
判断是否接收到了数据？

2. STM32F103串口框架

各类芯片的UART框图都是类似的，当设置好UART后，程序读写数据寄存器就可以接收、发送数据了。
12.UART编程_串口

3. STM32F103串口操作

3.1 看原理图确定引脚

100ASM STM32F103的USART1接到一个USB串口芯片，然后就可以通过USB线连接电脑了
原理图如下

12.UART编程_寄存器_02

上图中的USART1_RX、USART1_TX，接到了PA9、PA10

12.UART编程_引脚_03

3.2 配置引脚为UART功能

3.2.1 使能GPIOA/USART1模块

需要设置GPIOA的寄存器，选择引脚功能：所以要使能GPIOA模块。
GPIOA模块、USART1模块的使能都是在同一个寄存器里实现。
12.UART编程_引脚_04

3.2.2 配置引脚功能

从上图可以知道，PA9、PA10有三种功能：GPIO、USART1、TIMER1。
12.UART编程_串口_05

3.3 设置串口参数

3.3.1 设置波特率

波特率算公式：
12.UART编程_串口_06
USARTDIV由整数部分、小数部分组成，计算公式如下：
USARTDIV = DIV_Mantissa + (DIV_Fraction / 16)
DIV_Mantissa和DIV_Fraction来自USART_BRR寄存器，如下图：
12.UART编程_引脚_07

3.3.2 设置数据格式

比如数据位设置为8，无校验位，停止位设置为1。
需要设置2个寄存器。

USART1_CR1：用来设置数据位、校验位，使能USART

12.UART编程_串口_08

USART_CR2：用来设置停止位

3.4 根据状态寄存器读写数据

状态寄存器

12.UART编程_串口_09

数据寄存器

写、读这个寄存器，就可：发送、读取串口数据，如下图：
12.UART编程_引脚_10

3.5 USART1的寄存器地址

基地址

12.UART编程_串口_11

USART寄存器

用结构体来表示比较方便：

typedef unsigned int uint32_t;
typedef struct
{
  volatile uint32_t SR;    /*!< USART Status register, Address offset: 0x00 */
  volatile uint32_t DR;    /*!< USART Data register,   Address offset: 0x04 */
  volatile uint32_t BRR;   /*!< USART Baud rate register, Address offset: 0x08 */
  volatile uint32_t CR1;   /*!< USART Control register 1, Address offset: 0x0C */
  volatile uint32_t CR2;   /*!< USART Control register 2, Address offset: 0x10 */
  volatile uint32_t CR3;   /*!< USART Control register 3, Address offset: 0x14 */
  volatile uint32_t GTPR;  /*!< USART Guard time and prescaler register, Address offset: 0x18 */
} USART_TypeDef;

USART_TypeDef *usart1 = (USART_TypeDef *)0x40013800;

4. 写程序

#include "uart.h"

typedef unsigned int uint32_t;
typedef struct
{
  volatile uint32_t SR;    /*!< USART Status register, Address offset: 0x00 */
  volatile uint32_t DR;    /*!< USART Data register,   Address offset: 0x04 */
  volatile uint32_t BRR;   /*!< USART Baud rate register, Address offset: 0x08 */
  volatile uint32_t CR1;   /*!< USART Control register 1, Address offset: 0x0C */
  volatile uint32_t CR2;   /*!< USART Control register 2, Address offset: 0x10 */
  volatile uint32_t CR3;   /*!< USART Control register 3, Address offset: 0x14 */
  volatile uint32_t GTPR;  /*!< USART Guard time and prescaler register, Address offset: 0x18 */
} USART_TypeDef;


void uart_init(void)
{
  USART_TypeDef *usart1 = (USART_TypeDef *)0x40013800;
  volatile unsigned int *pReg;
  /* 使能GPIOA/USART1模块 */
  /* RCC_APB2ENR */
  pReg = (volatile unsigned int *)(0x40021000 + 0x18);
  *pReg |= (1<<2) | (1<<14);
  
  /* 配置引脚功能: PA9(USART1_TX), PA10(USART1_RX) 
   * GPIOA_CRH = 0x40010800 + 0x04
   */
  pReg = (volatile unsigned int *)(0x40010800 + 0x04);
  
  /* PA9(USART1_TX) */
  *pReg &= ~((3<<4) | (3<<6));
  *pReg |= (1<<4) | (2<<6);  /* Output mode, max speed 10 MHz; Alternate function output Push-pull */

  /* PA10(USART1_RX) */
  *pReg &= ~((3<<8) | (3<<10));
  *pReg |= (0<<8) | (1<<10);  /* Input mode (reset state); Floating input (reset state) */
  
  /* 设置波特率
   * 115200 = 8000000/16/USARTDIV
   * USARTDIV = 4.34
   * DIV_Mantissa = 4
   * DIV_Fraction / 16 = 0.34
   * DIV_Fraction = 16*0.34 = 5
   * 真实波特率:
   * DIV_Fraction / 16 = 5/16=0.3125
   * USARTDIV = DIV_Mantissa + DIV_Fraction / 16 = 4.3125
   * baudrate = 8000000/16/4.3125 = 115942
   */
#define DIV_Mantissa 4
#define DIV_Fraction 5
  usart1->BRR = (DIV_Mantissa<<4) | (DIV_Fraction);
  
  /* 设置数据格式: 8n1 */
  usart1->CR1 = (1<<13) | (0<<12) | (0<<10) | (1<<3) | (1<<2);  
  usart1->CR2 &= ~(3<<12);
  
  /* 使能USART1 */
}
  
int getchar(void)
{
  USART_TypeDef *usart1 = (USART_TypeDef *)0x40013800;
  while ((usart1->SR & (1<<5)) == 0);
  return usart1->DR;
}

int putchar(char c)
{
  USART_TypeDef *usart1 = (USART_TypeDef *)0x40013800;
  while ((usart1->SR & (1<<7)) == 0);
  usart1->DR = c;
  
  return c;
}