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【GD32】串口

news 2025/9/24 9:57:43

🛠️ GD32 串口 (USART) 配置与使用指南

GD32 的串口 (USART) 是单片机与外部设备（如电脑、其他单片机、模块等）进行数据交换的重要接口，具有成本低、线路简单、可靠性高的特点。USART 支持全双工异步通信，是最常用的一种通信模式。

1 串口基础概念

串口通信通常涉及以下基本概念和参数：

概念	说明	常见设置
波特率	数据传输的速率，表示每秒传输的符号数	9600, 115200等
数据位	一帧数据中包含的数据位数	8位
停止位	用于标志一帧数据的结束，长度可以是0.5、1、1.5或2个时间单位	1位
校验位	用于简单的错误检测，如奇校验、偶校验或无校验	无校验
流控制	通过RTS/CTS信号控制数据流，防止数据丢失，但在简单应用中常不用	无
工作模式	全双工（可同时收发的模式最为常用	全双工异步

2 GD32 USART 功能概述

GD32 的串口外设功能强大，支持多种模式：

全双工异步通信：最常用的模式，只需TX和RX两根线。
半双工单线通信：节省引脚，但不能同时收发。
同步通信：带时钟线（SCLK），USART0/1/2支持，UART3/4不支持（这也是USART和UART名称上的区别，中间的’S’代表Synchronous同步）。
多处理器通信：支持LIN总线、智能卡模式等。
硬件流控制：支持RTS和CTS，用于高速通信防丢失。
红外通信：支持IrDA SIR ENDEC功能。

3 GD32 USART 引脚分配

GD32 不同串口外设的默认引脚分配如下（以特定系列为例，具体请查阅对应型号的数据手册）：

串口	TX引脚	RX引脚
USART0	PA9	PA10
USART1	PA2	PA3
USART2	PB10	PB11
UART3	依型号而定	依型号而定
UART4	依型号而定	依型号而定

4 USART 配置步骤（以全双工异步模式为例）

4.1 GPIO 初始化

串口引脚需要配置为复用功能模式。

// 使能GPIOA时钟
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
// 配置PA9为复用推挽输出（TX）
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_9);
// 配置PA10为下拉输入（RX）
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IPD, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_10);

4.2 USART 初始化

使能USART时钟，并配置波特率、数据位、停止位、校验位等基本参数。

// 使能USART0时钟
rcu_periph_clock_enable(RCU_USART0);
// 设置波特率为115200
usart_baudrate_set(USART0, 115200);
// 无校验位
usart_parity_config(USART0, USART_PM_NONE);
// 8位数据位
usart_word_length_set(USART0, USART_WL_8BIT);
// 1位停止位
usart_stop_bit_set(USART0, USART_STB_1BIT);
// 使能发送器
usart_transmit_config(USART0, USART_TRANSMIT_ENABLE);
// 使能接收器
usart_receive_config(USART0, USART_RECEIVE_ENABLE);
// 最后使能USART
usart_enable(USART0);

4.3 重定向 printf 和 scanf (可选但非常实用)

为了方便使用printf和scanf等标准库函数进行输入输出，可以重定向fputc和fgetc函数。

#include <stdio.h>// 重定向printf到串口
int fputc(int ch, FILE *f)
{usart_data_transmit(USART0, (uint8_t)ch);while (usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE) == RESET); // 等待发送完成return ch;
}// 重定向scanf到串口
int fgetc(FILE *f)
{while (usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_RBNE) == RESET); // 等待接收到数据return (int)usart_data_receive(USART0);
}

注意：使用此方法重定向后，默认只能固定使用一个串口（本例为USART0）。若项目中使用多个串口，建议直接使用硬件相关的发送接收函数。

5 关键标志位和发送接收流程

5.1 发送数据

查询TBE (Transmit Buffer Empty) 标志位，判断发送缓冲区是否为空。
向USART_DATA寄存器写入要发送的数据。
如果需要确认一帧数据是否完全发送完毕（例如在改变波特率等操作前），可以查询TC (Transmission Complete) 标志位。

5.2 接收数据

查询RBNE (Read Buffer Not Empty) 标志位，判断接收缓冲区是否非空（即有数据到来）。
从USART_DATA寄存器读取接收到的数据。
读取USART_DATA寄存器会自动清除RBNE标志位。

6 实例代码

6.1 发送字符串 “Hello World”

#include "gd32fxxx.h"
#include "stdio.h"int main(void)
{systick_config(); // 配置系统滴答定时器USART_Config();  // 调用前面写的串口初始化函数while(1) {printf("Hello World!\n");delay_ms(1000); // 延时1秒}
}

6.2 接收回显（Echo）实验

单片机将接收到的数据原样发送回去。

#include "gd32fxxx.h"
#include "stdio.h"int main(void)
{systick_config();USART_Config();char buf[20] = {0};while(1) {memset(buf, 0x00, sizeof(buf)); // 清空缓冲区scanf("%s", buf);              // 从串口接收字符串printf("received: %s\n", buf); // 将接收到的字符串打印回去}
}

7 总结与注意事项

时钟使能：务必记得使能USART外设和对应GPIO的时钟。
引脚复用：USART的TX和RX引脚需要配置为复用功能模式。
波特率计算：GD32提供了波特率寄存器（USART_BAUD），使用库函数usart_baudrate_set可以方便地设置波特率。
标志位查询：发送前检查TBE，接收前检查RBNE，避免数据覆盖或丢失。
中断使用：对于数据量较大或需要及时响应的应用，建议使用中断或DMA方式处理数据收发，以释放CPU资源。使能接收中断（RBNEIE）后，当接收到数据时会产生中断。
硬件流控制：在高速通信或特殊场合，如果发现数据丢失，可以考虑启用RTS/CTS硬件流控制。
电气电平：GD32的串口是TTL电平（0V表示0，3.3V表示1）。如果需要与电脑标准的RS232电平（负电压表示1，正电压表示0）通信，需要加装电平转换芯片（如MAX232）。