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stm32 USART串口协议与外设(程序)——江协教程踩坑经验分享

news 来源：原创 2025/6/30 10:17:54

江协stm32学习：9-3 USART串口协议与外设

一、程序编写

1、编写步骤

Step 1 开启时钟。GPIO、USART的时钟打开
Step 2 GPIO初始化，把TX配置成复用输出，RX配置成输入
Step 3 配置USART，可以使用结构体全部配置好
Step 4 如果只需要发送功能，直接开启USART即可完成初始化
Step 5 如果需要接收功能，还需要中断，再加上ITConfig和NVIC的代码即可

※ GPIO的引脚模式，可以看外部模块输出的默认电平，如果外部模块空闲默认为输出高电平，选择上拉输入，默认输入高电平；如果外部模块空闲默认为输出低电平，选择下拉输入，默认输入低电平；如果不确定或者外部输出功率很小，可以选择浮空输入。总而言之就是和外部模块保持默认状态一致，防止默认电平打架。

2、库函数

1）常用函数
void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
void USART_StructInit(USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
void USART_ClockInit(USART_TypeDef* USARTx, USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);
void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);
void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);
void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState);
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

函数名称

参数

用法

void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);

USART_TypeDef* USARTx：指向USART外设的指针，例如USART1、USART2等。

将指定的USART外设寄存器重置为默认状态。

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

USART_TypeDef* USARTx：指向USART外设的指针。
 

根据指定的参数初始化USART外设。

void USART_StructInit(USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);

USART_InitTypeDef* USART_InitStruct：指向USART初始化结构体的指针。

将USART初始化结构体的字段设置为默认值。

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

USART_TypeDef* USARTx：指向USART外设的指针。
 

初始化USART的时钟源。

void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);

USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct：指向USART时钟初始化结构体的指针。

将USART时钟初始化结构体的字段设置为默认值。

void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

USART_TypeDef* USARTx：指向USART外设的指针。
 

使能或禁用指定的USART外设。

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

USART_TypeDef* USARTx：指向USART外设的指针。

 

使能或禁用指定的USART中断。

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

USART_TypeDef* USARTx：指向USART外设的指针。

 

使能或禁用指定的USART DMA请求。

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);

USART_TypeDef* USARTx：指向USART外设的指针。
 

向USART发送数据。

uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

USART_TypeDef* USARTx：指向USART外设的指针。

从USART接收数据。

2）有关标志位的几个函数
  • uint16_t USART_FLAG：指定要检查的标志，例如USART_FLAG_RXNE（接收非空标志）、USART_FLAG_TXE（发送空标志）等。
    FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG); 
    //获取指定USART标志的状
    void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
    //清除指定的USART标志
  • uint16_t USART_IT：指定要清除的中断挂起位
    ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
    //获取指定USART中断的状态
    void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
    //清除指定的USART中断挂起位
3）智能卡、IrDA、LIN等多种通信模式

void USART_SendBreak(USART_TypeDef* USARTx);
void USART_SetGuardTime(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_GuardTime);
void USART_SetPrescaler(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Prescaler);
void USART_SmartCardCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_SmartCardNACKCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_HalfDuplexCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_OverSampling8Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_OneBitMethodCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_IrDAConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IrDAMode);
void USART_IrDACmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

※此章节未涉及到故不列出

4）其他

函数

用法

void USART_SetAddress(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Address);

设置USART的地址，用于多机通信。USARTx 是指向USART外设的指针，例如USART1、USART2等。USART_Address 是要设置的地址值，范围通常是0到255。

void USART_WakeUpConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_WakeUp);

配置USART的唤醒方式。USARTx 是指向USART外设的指针。USART_WakeUp 是唤醒方式的配置，例如USART_WakeUp_IdleLine（空闲线唤醒）或USART_WakeUp_AddressMark（地址标记唤醒）。

void USART_ReceiverWakeUpCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

使能或禁用USART的接收唤醒功能。USARTx 是指向USART外设的指针。NewState 是新的状态，可以是ENABLE（使能）或DISABLE（禁用）。

void USART_LINBreakDetectLengthConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_LINBreakDetectLength);

配置LIN模式下的断开检测长度。USARTx 是指向USART外设的指针。USART_LINBreakDetectLength 是断开检测长度的配置，通常设置为10个或11个位时间。

void USART_LINCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

使能或禁用USART的LIN模式。USARTx 是指向USART外设的指针。NewState 是新的状态，可以是ENABLE（使能）或DISABLE（禁用）。

二、程序实例

1、串口发送

1）函数初始化
/*** 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
}

TX引脚是USART外设控制的输出脚，所以选用复用推挽输出；RX是输入模式，一般使用浮空或者上拉，此处是发送即可，所以只配置了输出

USART_HardwareFlowControl：None不使用流控、只用CTS、只用RTS、CTS-RTS都使用
USART_Parity（校验位）：No无校验、Odd奇校验、Even偶校验

2）发送函数
/*** 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1while (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}
}

1、TXE发送数据之后会自己清零所以不需要自己来

2、检查串口函数是否运行正常：使用串口助手，两个模式就是ASCII编码值和他对应的值

3）printf函数的移植方法

 先打开工程选项，勾选Use MicroLIB，然后对printf函数进行重定向，将printf函数打印的东西输出到串口。在开头加上#include <stdio.h>，然后重写fputc函数（这个是printf的底层）

法一：只能有一个重定向

/*** 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;
}

法二：多个串口都使用重定向

添加#include <stdarg.h>

sprintf可以指定打印位置，不涉及重定向

/*** 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argva_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argSerial_SendString(String);		//串口发送字符数组（字符串）
}

※想要字符不乱码
法一：打开工程选项C/C++中的杂项控制栏Misc Controls，写上--no-multibyte-chars
法二：切换为GB2312的编码（配置Editor中的Encoding中选择GB2312）

2、串口发送+接收

1）函数初始化
/*** 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1NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;		//指定NVIC线路的响应优先级为1NVIC_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
}
2）接收函数
/*** 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1USART_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}
}

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