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二十九、STM32的USART （串口发送）

news 2025/11/14 11:57:53

前言：在 STM32 的开发过程中，串口通信（USART）是我们最常接触的外设之一。
它不仅是调试信息输出的“窗口”，更是 MCU 与外部模块（如蓝牙、GPS、WiFi 模块等）进行数据交换的主要方式。本篇文章将带你从初始化 USART 外设开始，逐步讲解 STM32C8T6 串口发送的完整实现过程，包括底层函数封装、常用接口说明以及 printf 的重定向方法，帮助你全面掌握串口发送的核心原理与应用。

一、USART 外设的基本介绍

二、接线图

三、串口发送初始化过程

四、串口发送函数的封装

五、printf 的重定向与串口打印

六、完整测试程序

七、总结

一、USART 外设的基本介绍

USART（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter，通用同步/异步收发器）是 STM32 内部的重要通信外设。
它可以在 异步模式 下实现经典的 UART 通信，也能在 同步模式 下通过时钟信号实现精确同步。

本文重点讲解 USART 的发送部分，即 MCU 如何将数据从寄存器中输出到 TX 引脚上。

在 STM32 标准外设库中，USART 模块提供了丰富的配置接口，例如：

这些函数由 标准外设库（stm32f10x_usart.c） 提供，能帮助我们快速完成串口初始化与发送配置。

二、接线图

三、串口发送初始化过程

在 STM32 中使用串口发送前，需要完成以下几个步骤：

开启外设时钟
- 开启 GPIOA 与 USART1 的时钟。
配置引脚功能
- 将 TX 引脚（PA9）设置为复用推挽输出。
配置 USART 参数
- 设置波特率、数据位、停止位、校验位、模式等。
使能 USART 外设

对应的初始化函数如下：

void Serial_Init(void)
{/* 开启时钟 */RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); // 开启USART1时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  // 开启GPIOA时钟/* GPIO 初始化 */GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;        // 复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;              // TX引脚：PA9GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);/* USART 参数配置 */USART_InitTypeDef USART_InitStructure;USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;             // 波特率9600USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;         // 仅发送模式USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;     // 无校验USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;  // 1位停止位USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 8位数据位USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);/* USART 使能 */USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

此时，USART1 已经完成初始化，可以正式进行数据发送。

四、串口发送函数的封装

为了让串口发送更加方便，我们对标准库函数进行了进一步封装。

1. 发送一个字节

void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{USART_SendData(USART1, Byte); // 将数据写入数据寄存器while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

解释：

USART_SendData() 会把一个字节写入发送数据寄存器。
USART 会自动将该字节按时序输出到 TX 引脚。
USART_FLAG_TXE 表示发送寄存器为空，等待其置位表示当前字节已发送完成。

2. 发送数组

void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{for (uint16_t i = 0; i < Length; i++)Serial_SendByte(Array[i]);
}

适用于一次性发送多个连续数据，如传感器数据或帧结构。

3. 发送字符串

void Serial_SendString(char *String)
{for (uint8_t i = 0; String[i] != '\0'; i++)Serial_SendByte(String[i]);
}

通过检测 '\0'（字符串结束符）来决定发送停止位置。

4. 发送数字

void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{for (uint8_t i = 0; i < Length; i++)Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');
}

用于直接发送整数值，内部将数字转换为对应的 ASCII 字符。

五、printf 的重定向与串口打印

在 C 语言中，printf() 默认输出到标准输出（如电脑终端），
而在嵌入式环境中，我们可以通过重定向函数 fputc() 把它改为通过串口发送。

1. 重定向 printf()

int fputc(int ch, FILE *f)
{Serial_SendByte(ch); // 将字符通过串口发送return ch;
}

只需实现该函数，之后 printf("Hello STM32!"); 的输出就会从串口发出。

2. 封装自定义 Serial_Printf()

#include <stdarg.h>
void Serial_Printf(char *format, ...)
{char String[100];va_list arg;va_start(arg, format);vsprintf(String, format, arg);va_end(arg);Serial_SendString(String);
}

这样即可在任意位置方便地打印格式化字符串：

Serial_Printf("\r\nTemp=%d C, Humidity=%d%%", 25, 60);

六、完整测试程序

int main(void)
{OLED_Init();       Serial_Init();      Serial_SendByte(0x41);             // 发送单字节数据uint8_t MyArray[] = {0x42, 0x43, 0x44, 0x45};Serial_SendArray(MyArray, 4);      // 发送数组Serial_SendString("\r\nNum1=");    Serial_SendNumber(111, 3);         // 发送数字printf("\r\nNum2=%d", 222);        // 方法1：标准printf重定向char String[100];sprintf(String, "\r\nNum3=%d", 333);Serial_SendString(String);         // 方法2：sprintf + SendStringSerial_Printf("\r\nNum4=%d", 444); // 方法3：自定义封装while (1);
}

运行后可以在串口调试助手中依次看到发送的数据，验证 USART 发送功能是否正常。