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程序代码篇---STM32串口通信

news 来源：原创 2025/5/17 21:56:09

文章目录

  • 前言
  • 1. 头文件和全局变量
  • 2. 串口1初始化函数
  • 3. 串口1发送字节函数
  • 4. 串口1发送字符串函数
  • 5. 串口1发送数字函数
  • 6. 重定义fputc函数
  • 7. 串口数据解析函数
  • 8. 串口2中断服务程序
  • 总结

前言

本次将介绍一个基于STM32微控制器的串口通信实现，包含了串口的初始化、数据发送、数据接收和解析等功能。下面我将逐句详细解释这段代码。

1. 头文件和全局变量

#include "y_usart/y_usart.h"

char uart_receive_buf[UART_BUF_SIZE];
uint16_t uart_get_ok;
char uart_mode;

#include “y_usart/y_usart.h”：包含了串口相关的头文件，定义了串口的配置和函数声明。

char uart_receive_buf[UART_BUF_SIZE]：定义一个字符数组，用于存储从串口接收到的数据。

uint16_t uart_get_ok：一个标志位，用于指示是否成功接收到完整的数据帧。

char uart_mode：用于指示当前串口的接收模式。

2. 串口1初始化函数

void uart1_init(uint32_t BaudRate)
{
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    /* 使能端口时钟 */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    USART_DeInit(USART1);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;        /* PA.9 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; /* 复用推挽输出 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; /* 浮空输入 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = BaudRate;                                    /* 串口波特率 */
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;                        /* 字长为8位数据格式 */
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;                            /* 字长为8位数据格式 */
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;                                /* 无奇偶校验位 */
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;                    /* 收发模式 */
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; /* 无硬件数据流控制 */
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; /* 抢占优先级 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;          /* 子优先级 */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;              /* IRQ通道使能 */
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); /* 开启串口接受中断 */
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE); /* 禁止串口发送中断 */

    USART_Cmd(USART1, ENABLE); /* 使能串口1  */
}

USART_InitTypeDef USART_InitStructure：定义了一个USART初始化结构体，用于配置串口参数。

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure：定义了一个GPIO初始化结构体，用于配置GPIO引脚。

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure：定义了一个NVIC初始化结构体，用于配置中断优先级。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE)：使能GPIOA和USART1的时钟。

USART_DeInit(USART1)：复位USART1。

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9：配置PA9引脚为复用推挽输出模式，用于串口1的TX。

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10：配置PA10引脚为浮空输入模式，用于串口1的RX。

USART_InitStructure.USART_BaudRate = BaudRate：设置串口波特率。

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b：设置数据位长度为8位。

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1：设置停止位为1位。

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No：设置无奇偶校验。

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx：设置串口为收发模式。

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None：设置无硬件流控制。

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure)：初始化USART1。

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn：设置USART1的中断通道。

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1：设置抢占优先级为1。

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0：设置子优先级为0。

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE：使能USART1中断。

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure)：初始化NVIC。

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE)：使能USART1接收中断。

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE)：禁用USART1发送中断。

USART_Cmd(USART1, ENABLE)：使能USART1。

3. 串口1发送字节函数

void uart1_send_byte(char dat)
{
    USART_SendData(USART1, dat);
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET)
        ;
}
USART_SendData(USART1, dat);：发送一个字节数据。

while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);：等待发送完成。

4. 串口1发送字符串函数

void uart1_send_str(char *s)
{
    while (*s)
    {
        uart1_send_byte(*s++);
    }
}
while (*s)：循环发送字符串中的每个字符，直到字符串结束。

5. 串口1发送数字函数

void uart1_send_int(int tmp)
{
    static char str[20];
    sprintf((char *)str, "%d", tmp);
    uart1_send_str(str);
}
sprintf((char *)str, "%d", tmp);：将整数转换为字符串。

uart1_send_str(str);：发送转换后的字符串。

6. 重定义fputc函数

int fputc(int ch, FILE *f)
{
    while ((UART5->SR & 0X40) == 0)
        ; // 循环发送,直到发送完毕
    UART5->DR = (u8)ch;
    return ch;
}

while ((UART5->SR & 0X40) == 0);：等待UART5发送寄存器为空。

UART5->DR = (u8)ch;：发送字符。

return ch;：返回发送的字符。

7. 串口数据解析函数

void uart_data_parse(char rx_data,uint8_t uart_num)
{
	static u16 buf_index = 0;
	
	if (uart_get_ok)
		return;
		
	if (uart_mode == 0)
	{
		if (rx_data == '$')
		{
			// 命令模式 $XXX!
			uart_mode = 1;
		}
		else if (rx_data == '#')
		{
			// 单舵机模式	#000P1500T1000! 类似这种命令
			uart_mode = 2;
		}
		else if (rx_data == '{')
		{
			// 多舵机模式	{#000P1500T1000!#001P1500T1000!} 多个单舵机命令用大括号括起来
			uart_mode = 3;
		}
		else if (rx_data == '<')
		{
			// 保存动作组模式	<G0000#000P1500T1000!#001P1500T1000!B000!> 用尖括号括起来 带有组序号
			uart_mode = 4;
		}
		buf_index = 0;
	}

	uart_receive_buf[buf_index++] = rx_data;

	if ((uart_mode == 1) && (rx_data == '!'))
	{
		uart_receive_buf[buf_index] = '\0';
		uart_get_ok = 1;
	}
	else if ((uart_mode == 2) && (rx_data == '!'))
	{
		uart_receive_buf[buf_index] = '\0';
		uart_get_ok = 1;
	}
	else if ((uart_mode == 3) && (rx_data == '}'))
	{
		uart_receive_buf[buf_index] = '\0';
		uart_get_ok = 1;
	}
	else if ((uart_mode == 4) && (rx_data == '>'))
	{
		uart_receive_buf[buf_index] = '\0';
		uart_get_ok = 1;
	}
	
	if(uart_get_ok==1)
	{
		uart_receive_num = uart_num;
	}

	if (buf_index >= UART_BUF_SIZE)
		buf_index = 0;
}

static u16 buf_index = 0：定义一个静态变量，用于记录接收缓冲区的索引。
if (uart_get_ok) return：如果已经接收到完整的数据帧，则直接返回。
if (uart_mode == 0)：根据接收到的字符判断当前接收模式。
uart_receive_buf[buf_index++] = rx_data：将接收到的字符存入缓冲区。
if ((uart_mode == 1) && (rx_data == ‘!’))：根据不同的模式判断是否接收到完整的数据帧。
uart_receive_buf[buf_index] = ‘\0’：在缓冲区末尾添加字符串结束符。
uart_get_ok = 1：设置接收完成标志。
if (buf_index >= UART_BUF_SIZE) buf_index = 0：防止缓冲区溢出。

8. 串口2中断服务程序

void USART2_IRQHandler(void)
{
    //先判断标志位
    if (USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) == SET)
    {
        //接收数据
        uint8_t sbuf_bak = USART_ReceiveData(USART2);
        
        uart_data_parse(sbuf_bak,2);//数据解析
        //手动清除标志位
        USART_ClearITPendingBit(USART2, USART_IT_RXNE);  
    }
}

uint8_t sbuf_bak = USART_ReceiveData(USART1)：读取接收到的数据。
uart_data_parse(sbuf_bak,1)：解析接收到的数据。
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE)：清除接收中断标志位。

总结

这段代码实现了STM32微控制器的多个串口初始化、数据发送、数据接收和解析功能。通过中断机制，程序能够在接收到数据时及时处理，并根据不同的数据格式进行解析。代码结构清晰，功能模块化，便于维护和扩展。

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