前言
上一篇中，對串口做了個概述，主要是介紹了串口通信的特征，異步串行全雙工通信，然后就是結合串口的框圖梳理了一下STM32中USART的配置流程以及發(fā)送接收數據的流程，本文將接著上篇的內容，對串口的寄存器做個介紹，然后實現一個簡單的收發(fā)實驗。
USART的相關寄存器介紹
根據之前GPIO的經驗，咱們可以打開中文編程手冊去找到對應的章節(jié)，然后依次看一下寄存器的每個位的功能。具體的位置在手冊的第20章。
狀態(tài)寄存器：USARTX->SR
首先第一個寄存器，就是狀態(tài)寄存器，其作用就是用于描述USART的工作狀態(tài)，為編程者提供一個串口的實時狀態(tài)，前面分析框圖的時候，有提到過，發(fā)送時需要判斷上一幀有沒有發(fā)送完畢；接收時需要判斷一幀數據有沒有接收完畢，當時說的是有內部的標志，這其中的標志就在此寄存器中。
狀態(tài)寄存器是只讀。
寄存器的訪問方式，還是結構體指針指向成員的寫法：
**USARTx->SR(x代表1、2、3、6)
或者
UARTx->SR(x代表4、5)**
具體位代表的含義
-
位 7 TXE：發(fā)送數據寄存器為空 (Transmit data register empty)
用于判斷發(fā)送數據寄存器
當發(fā)送數據寄存器為空 1
當發(fā)送數據寄存器不為空 0
從發(fā)送數據寄存器發(fā)送到移位寄存器 這一位置1 -
位 6 TC：發(fā)送完成 (Transmission complete)
用于判斷上一幀數據是否發(fā)送完成
發(fā)送完成 1
發(fā)送未完成 0
移位寄存器將數據發(fā)送完了，會將這一位置1；用于判斷上一幀有么有發(fā)送完畢，沒有就等待。
參照之前GPIO等待松手的寫法，等待發(fā)送完成的代碼應該是下面這個樣子：
while( !(USART1->SR & 1<<6) ); /如果不為1 則一直等待
- 位 5 RXNE：讀取數據寄存器不為空 (Read data register not empty)
判斷數據接收結束了（接受完畢了CPU就可以將數據讀取到變量）。
如果數據接收結束 1
如果數據沒有接收結束 0 - 位 4 IDLE：檢測到空閑線路 (IDLE line detected)
檢測到空閑線路時，該位由硬件置 1。這位此文用不上，下一篇的串口中斷中會應用到，想要了解可以自己去手冊細看。
剩下的位，包括第0位的奇偶校驗，一般都不做配置，所以在這也不看了。
實際代碼
到這里關于發(fā)送和接收的代碼編寫思路其實已經有了，用串口1為例，代碼如下：
//注意注釋
串口的發(fā)送字符數據函數
{
等待上一幀數據發(fā)送完成
發(fā)送數據
}
/*******************************************
*函數名 :Usart1_Send_Byte
*函數功能 :串口1發(fā)送一個字節(jié)函數
*函數參數 :u8 data
*函數返回值:無
*函數描述 :
發(fā)送一個U8類型的字符
*********************************************/
void Usart1_Send_Byte(u8 data)
{
//等待之前的發(fā)送完成
while(!(USART1->SR & (1<<6)));
//將要發(fā)送的數據給數據寄存器
USART1->DR = data;
}
接收過程
{
等待接收移位寄存器為滿
接收數據
}
/*******************************************
*函數名 :Usart1_Receive_Byte
*函數功能 :串口1接收一個字節(jié)函數
*函數參數 :void
*函數返回值:u8 str
*函數描述 :
發(fā)送一個U8類型的字符
*********************************************/
u8 Usart1_Receive_Byte(void)
{
u8 str;
//等待接收完成
while(!(USART1->SR & (1<<5)));
//將數據寄存器的數據讀取到
str = USART1->DR;
return str;
}
這個寄存器最大作用就是解決了上一篇中發(fā)送完成和接收完成的兩個標志位的問題，完善了框圖中發(fā)送和接收過程的標志判斷問題。
注意上面的代碼中，無論是寫數據還是讀數據都用到了一個USART1->DR的
寄存器，那么它的作用又是什么呢，接下里就對它來做個分析。
數據寄存器 USARTX->DR
注意手冊中紅框的表述，前面的框圖中，發(fā)送和接收是兩個數據寄存器，但實際在單片機內部是一個，這兩個寄存器的唯一區(qū)別方法就是，執(zhí)行寫操作就是發(fā)送數據寄存器(TDR)，執(zhí)行讀操作的時候就是接受數據寄存器（RDR）。這也就解釋了為什么上面的代碼中，讀和寫都是使用的DR寄存器。
波特率寄存器 USARTX->BRR
然后就是波特率寄存器，根據昨天的框圖，在波特率的配置過程中，只用將計算的DIV結構寫入一個寄存器即可。如下圖：該寄存器的4-15位就是寫入DIV的整數部分，0-3位就是寫入DIV的小數部分。
至于怎么寫，參照前面的經驗，直接使用賦值語句即可。還是借用昨天的
使用串口1，最后一句就是寫入過程。
波特率：115200 時鐘大小：84000000 過采樣：16
float USARTDIV;
unsigned int DIV_M；
unsigned int DIV_F;
USARTDIV=84000000/16/115200； // 45.57291666666667
DIV_M =（u32） USARTDIV；//讀取整數部分
DIV_F = (USARTDIV- DIV_M)*16+0.5 f //考慮四舍五入
USART1->BRR = DIV_M<<4 | DIV_F;//寫入BRR寄存器
控制寄存器 (USART_CR)
前面三個寄存器已經解決了前面框圖分析提到的發(fā)送接收以及波特率的配置，剩下的USART_CR1、USART_CR2、USART_CR3就是用來配置串口控制器的，可以預見的是，這三個寄存器絕對是與串口的剩下三要素緊密相光的。
控制寄存器1（USART_CR1）
如上圖，控制寄存器1的高十六位是做保留的，只有低十六位用來做配置，這里還是先挑出今天需要使用的位，想要全面了解的可以自己去看數據手冊哈。
-
位 15 OVER8：過采樣模式 (Oversampling mode)，過采樣，很熟悉吧，上面一個寄存器中計算公式的8倍過采樣還是16倍過采樣就是通過這個寄存器來進行配置的，寄存器寫1時是8倍過采樣，寫0時是16倍過采樣。
-
位 13 UE：USART 使能 (USART enable)
片上外設使能----模塊級使能
打開時鐘 ----內核級使能
“注?。。。壕邆渑渲脤懕Ｗo，進行USART配置的時候要先關閉使能，其他的配置完才能打開使能，要放在串口配置的最后一個” -
位 12 M：字長 (Word length)
配置數據位，此位就是用來配置四要素中的數據位的，一般配置為8位數據位，也就是對其寫0。
-
位 10 PCE：奇偶校驗控制使能 (Parity control enable)
一般沒有使用，所以直接配置為0，禁止奇偶校驗。 -
位 3 TE：發(fā)送器使能 (Transmitter enable)
使能發(fā)送器配置為1即可。
-
位 2 RE：接收器使能 (Receiver enable)使能接收。
在控制寄存器1中我們需要操作的就是這些位，這里需要注意寫法，控制寄存器1（USART_CR1），在代碼中的寫法是
USART1->CR[0]
控制寄存器2（USART_CR2）
可以發(fā)現，上面的控制寄存器1配置完后，四要素還有一個沒有配置完畢，那就是停止位的配置，所以關于控制寄存器2，目前唯一用的上的就是第12
和13位。
一般配置為1個停止位，也就是寫入00。
可以發(fā)現，到此，關于框圖中的分析出來的，使能、四要素，發(fā)送，接收都齊活了，可是還有好幾個寄存器沒有露臉啊，這個后面遇到相關功能了再回來看，今天的功能確實只需要使用到上面的這些寄存器就夠了。
關于控制寄存器的具體代碼如下：
/*-----------------------------------------------------------------------*/
//Usart1初始化（四要素）
RCC->APB2ENR |= (1<<4);//打開AHB2上的Usart_1時鐘使能。
/* //CR1
// USART1->CR1 &= ~(1<<15); //16倍過采樣
// USART1->CR1 &= ~(1<<12); //8位字長
// USART1->CR1 &= ~(1<<10); //無奇偶校驗
// USART1->CR1 |= (1<<3); //發(fā)送使能
// USART1->CR1 |= (1<<2); //接收使能*/
USART1->CR1 &=~ (0XB<<12);//清零（16倍過采樣，8位字長）
USART1->CR1 |= (3<<2); //配置CR1寄存器，無奇偶校驗、發(fā)送使能接收使能
//CR2
USART1->CR2 &= ~(3<<12); //1個停止位
/*-----------------------------------------------------------------------*/
//串口使能（最后開啟使能，不然會鎖住寄存器導致配置失敗）
USART1->CR1 |= (1<<13);
可以發(fā)現，到這里關于昨天框圖的流程已經走完了，那么是不是將上面的這些代碼放進工程就可以了呢，事實上是不行的，還漏了一個點，前面介紹GPIO的時候說過，任何需要CPU與外界進行數據交換的時間，都需要使用到GPIO，很明顯，上面的步驟中，還沒有對GPIO進行操作。根據GPIO那篇的介紹，現在這種情況屬于GPIO的復用模式，那么該怎么配置呢，分析如下：
GPIO的復用模式
查詢對應GPIO管腳
既然GPIO是唯一通道，那么串口的通道具體對應那幾個GPIO口呢，根據前面的通信特征可以知道應該會用到兩個GPIO口，一個是TX一個是RX那么具體的對應要怎么查詢呢，在數數據手冊的第三章最后一個表格中有具體的映射，這里還是以USART1來說，首先在上方找到USART1，然后向下找到USART1_TX和USART1_RX然后再向左尋找即可看見對應管腳
，細心的同學肯定會發(fā)現一個問題，在后面的續(xù)表中還有一組GPIO口對應值USART1的TX和RX，這時候到底要配置哪一組呢，解決方法就是看原理圖的物理連接用的是什么。通過原理圖可以發(fā)現使用的是PA9和PA10這一組，所以說，在配置過程中就要使用PA9和PA10管腳。
配置為復用模式
前面的按鍵輸入和控制LED做了通用輸入模式和通用輸出模式的配置，這是第一次使用到復用模式的配置，那么關于復用模式具體怎么配置呢，之前在介紹GPIO的寄存的時候，有兩個寄存器當時給略過了，現在就需要用到他們了，GPIO的復用功能寄存器，其中GPIO復用功能低寄存器對應控制的是0-7八個管腳的復用功能，GPIO復用功能高寄存器對應控制的是8-15這八個管腳的復用功能，這里使用的是PA9和PA10屬于復用功能高位寄存器，這里和上面的串口控制寄存器一樣需要注意寄存器具體的寫法：
GPIO復用功能低位寄存器： GPIOx->AFR[0]
GPIO復用功能高位寄存器： GPIOx->AFR[1]
然后在上面的引腳映射表中可以看見有個AF7，這個AF7就可以讓PA9PA10對應到USART1的TX和RX。注意到編程手冊的描述，對應AF7需要寫入的是0111，也就是說，需要對AFR9和AFR10中寫入0111即可。
具體的配置代碼：
RCC->AHB1ENR |= (1<<0); //打開AHB1上GPIOA端口
GPIOA ->MODER &= ~(0xf<<18);//清0 GPIOA_MODER寄存器
GPIOA ->MODER |= (0xA<<18); //GPIOA_MODER寄存器配置為復用模式
GPIOA->AFR[1] &= ~((15<<4) | (15<<8)); //清零
GPIOA ->AFR[1]|= (0X77<<4); //A9,A10配置為AF7（USART1的TX、RX）
編程實現串口收發(fā)一個字節(jié)
根據上面的介紹，我們將函數進行封裝，串口配置部分就使用初始化函數，接收和發(fā)送就是用功能函數，同樣的，這是一個新模塊，還是需要新建兩個文件用來存放源文件和頭文件。
具體的代碼：
#include "Usart1.h"
/*******************************************
*函數名 :Usart1_Init
*函數功能 :串口1初始化函數
*函數參數 :u32 bps波特率
*函數返回值:無
*函數描述 :
PA9--------USART1_TX
PA10-------USART1_RX
*********************************************/
void Usart1_Init(u32 bps)
{
float USARTDIV;
unsigned int DIV_M;
unsigned int DIV_F;
//GPIOA9、GPIOA10的初始化
RCC->AHB1ENR |= (1<<0); //打開AHB1上GPIOA端口
GPIOA ->MODER &= ~(0xf<<18);//清0 GPIOA_MODER寄存器
GPIOA ->MODER |= (0xA<<18); //GPIOA_MODER寄存器配置為復用模式
GPIOA->AFR[1] &= ~((15<<4) | (15<<8)); //清零
GPIOA ->AFR[1]|= (0X77<<4); //A9,A10配置為AF7（USART1的TX、RX）
/*-----------------------------------------------------------------------*/
//Usart1初始化（四要素）
RCC->APB2ENR |= (1<<4);//打開AHB2上的Usart_1時鐘使能。
//以下是兩種配置方式，注釋部分是一位一位的配置，未注釋的是一起配置的部分。
/* //CR1
// USART1->CR1 &= ~(1<<15); //16倍過采樣
// USART1->CR1 &= ~(1<<12); //8位字長
// USART1->CR1 &= ~(1<<10); //無奇偶校驗
// USART1->CR1 |= (1<<3); //發(fā)送使能
// USART1->CR1 |= (1<<2); //接收使能*/
USART1->CR1 &=~ (0XB<<12);//清零（16倍過采樣，8位字長）
USART1->CR1 |= (3<<2); //配置CR1寄存器，無奇偶校驗、發(fā)送使能接收使能
//CR2
USART1->CR2 &= ~(3<<12); //1個停止位
/*-----------------------------------------------------------------------*/
//BRR波特率計算
USARTDIV = 84000000/16/bps; //
DIV_M =(u32)USARTDIV;
DIV_F = (USARTDIV - DIV_M)*16+0.5f; //考慮四舍五入
USART1->BRR = DIV_M<<4 | DIV_F;
/*-----------------------------------------------------------------------*/
//串口使能（最后開啟使能，不然會鎖住寄存器導致配置失?。?/span>
USART1->CR1 |= (1<<13);
}
//?。?！還需要將上面的發(fā)送一個字節(jié)和接收一個字節(jié)函數添加進來?。。。。?/span>
#ifndef _USART1_H__
#define _USART1_H_
#include "stm32f4xx.h"
void Usart1_Init(u32 bps);
void Usart1_Send_Byte(u8 data);
u8 Usart1_Receive_Byte(void);
#endif
然后在主函數調用初始化，編譯
串口打印亂碼
編譯下載后發(fā)現，并沒有按照我們的代碼寫的發(fā)送出‘A’到串口調試助手上，而是問號，仔細檢查發(fā)現配置也沒有問題，而且再林外一塊板子上可以使用，那這是為什么呢。
后來，經過檢查，是因為官方的時鐘配置文件的分配是以25MHZ的晶振為基礎來寫的，而我的板子是8M晶振，造成了時序混亂，所以打印亂碼了，修改為8后就可以了。
修改后，可以正常打印字符A了。
接收一個字符
需求1：使用PC機控制板子的LED燈
接收字符 ’O’ 打開全部燈
接收字符‘F’關閉全部燈
答：直接調用前面的接收函數，然后判斷接受到的值，執(zhí)行操作即可。
運行效果
文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-445704.html
M4系列目錄
1.嵌入式學習筆記——概述
2.嵌入式學習筆記——基于Cortex-M的單片機介紹
3.嵌入式學習筆記——STM32單片機開發(fā)前的準備
4.嵌入式學習筆記——STM32硬件基礎知識
5.嵌入式學習筆記——認識STM32的 GPIO口
6.嵌入式學習筆記——使用寄存器編程操作GPIO
7.嵌入式學習筆記——寄存器實現控制LED小燈
8.嵌入式學習筆記——使用寄存器編程實現按鍵輸入功能
9.嵌入式學習筆記——STM32的USART通信概述
10.嵌入式學習筆記——STM32的USART相關寄存器介紹及其配置
11.嵌入式學習筆記——STM32的USART收發(fā)字符串及串口中斷
12.嵌入式學習筆記——STM32的中斷控制體系
13.嵌入式學習筆記——STM32寄存器編程實現外部中斷
14.嵌入式學習筆記——STM32的時鐘樹
15.嵌入式學習筆記——SysTick(系統(tǒng)滴答)
16.嵌入式學習筆記——M4的基本定時器
17.嵌入式學習筆記——通用定時器
18.嵌入式學習筆記——PWM與輸入捕獲（上）
19.嵌入式學習筆記——PWM與輸入捕獲（下）
20.嵌入式學習筆記——ADC模數轉換器
21.嵌入式學習筆記——DMA
22.嵌入式學習筆記——SPI通信
23.嵌入式學習筆記——SPI通信的應用
24嵌入式學習筆記——IIC通信文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-445704.html
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