9 USART串口

注：筆記主要參考B站 江科大自化協(xié) 教學(xué)視頻“STM32入門教程-2023持續(xù)更新中”。
注：工程及代碼文件放在了本人的Github倉(cāng)庫(kù)。

9.1 串口通信協(xié)議

從本節(jié)開(kāi)始，將逐一學(xué)習(xí)STM32的通信接口。首先介紹以下stm32都集成了什么通信外設(shè)。

為了控制或讀取外掛模塊，stm32需要與外掛模塊進(jìn)行通信，來(lái)擴(kuò)展硬件系統(tǒng)。而這個(gè)“通信”的過(guò)程就需要遵守相應(yīng)的“通信協(xié)議”，也就是通信雙方需要按照協(xié)議規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。不同外掛模塊的會(huì)采用不同的通信協(xié)議，如下表：

下面介紹一下引腳的全稱：

• USART：TX(Transmit Exchange)數(shù)據(jù)發(fā)送腳、RX(Receive Exchange)數(shù)據(jù)接收腳。
• IIC：SCL(Serial Clock)時(shí)鐘線、SDA(Serial Data)數(shù)據(jù)線。
• SPI：MOSI(Master Output Slave Input)主機(jī)輸出數(shù)據(jù)腳、MISO(Master Input Slave Output)主機(jī)輸入數(shù)據(jù)腳、CS(Chip Select)片選
• USB：DP(Data Postive)差分線正、DM(Data Minus)差分線負(fù)

注：上述協(xié)議中，單端電平都需要共地。
注：使用差分信號(hào)可以抑制共模噪聲，可以極大的提高信號(hào)的抗干擾特性，所以一般差分信號(hào)的傳輸速度和傳輸距離都非常高。

本節(jié)將介紹串口。串口是一種應(yīng)用十分廣泛的通訊接口，串口成本低、容易使用、通信線路簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備的互相通信。單片機(jī)的串口可以使單片機(jī)與單片機(jī)、單片機(jī)與電腦、單片機(jī)與各式各樣的模塊互相通信，極大地?cái)U(kuò)展了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，增強(qiáng)了單片機(jī)系統(tǒng)的硬件實(shí)力。

一般單片機(jī)中都會(huì)有串口的通信外設(shè)。在單片機(jī)領(lǐng)域中，相比于IIC、SPI等協(xié)議，串口是一種非常簡(jiǎn)單的通信接口，只支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。單片機(jī)與電腦通信，是串口的一大優(yōu)勢(shì)，可以外接電腦屏幕，非常適合調(diào)試程序、打印信息……IIC或SPI協(xié)議一般都是芯片之間的通信，有片選引腳所以支持總線通信，而不會(huì)直接外接在電腦上。

1. USB轉(zhuǎn)串口模塊：使用CH340芯片，可以將串口協(xié)議轉(zhuǎn)換成USB協(xié)議。使用此模塊可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電腦的通信。
2. 陀螺儀模塊：左側(cè)是串口引腳，右側(cè)是IIC引腳?？梢杂糜跍y(cè)量角速度、角速度等姿態(tài)參數(shù)。
3. 藍(lán)牙串口模塊：上面的芯片可以和手機(jī)互聯(lián)，下面四個(gè)引腳是串口引腳。此芯片可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)遙控單片機(jī)的功能。

下面介紹一些串口引腳的注意事項(xiàng)：

• TX與RX：簡(jiǎn)單雙向串口通信有兩根通信線（發(fā)送端TX和接收端RX），要交叉連接。不過(guò)，若僅單向的數(shù)據(jù)傳輸，可以只接一根通信線。
• GND：一定要共地。由于TX和RX的高低電平都是相對(duì)于GND來(lái)說(shuō)的，所以GND嚴(yán)格來(lái)說(shuō)也算是通信線。
• VCC：相同的電平才能通信，如果兩設(shè)備都有單獨(dú)的供電，VCC就可以不接在一起。但如果某個(gè)模塊沒(méi)有供電，就需要連接VCC，注意供電電壓要按照模塊要求來(lái)，必要時(shí)需要添加電壓轉(zhuǎn)換電路。

電平標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)0的表達(dá)方式，是傳輸線纜中人為規(guī)定的電壓與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，串口常用的電平標(biāo)準(zhǔn)有如下三種：

1. TTL電平【單片機(jī)】：+3.3V或+5V表示1，0V表示0。一般低壓小型設(shè)備，使用的都是TTL電平。傳輸范圍幾十米。
2. RS232電平：-3~-15V表示1，+3~+15V表示0。一般在大型機(jī)器上使用，由于環(huán)境比較惡劣，靜電干擾比較大，所以通信電壓都很大，并且允許波動(dòng)的范圍也很大。傳輸范圍幾十米。
3. RS485電平：兩線壓差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信號(hào)）?？垢蓴_能力極強(qiáng)，通信距離可達(dá)上千米。

注：不同電平標(biāo)準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)換只需要加電壓轉(zhuǎn)換芯片即可，并不需要修改相應(yīng)的軟件代碼。

上面介紹了串口協(xié)議的硬件部分（如何表示1/0），下面來(lái)介紹串口協(xié)議的軟件部分（如何使用1/0組成字節(jié)數(shù)據(jù)）。

下面介紹串口的參數(shù)：

• 波特率：串口通信的速率（bit/s），也就是通信雙方所約定的通信速率（異步通信）。
• 空閑狀態(tài)：固定為高電平。
• 起始位：固定為低電平，標(biāo)志一個(gè)數(shù)據(jù)幀的開(kāi)始。
• 數(shù)據(jù)位：低位先行，數(shù)據(jù)幀的有效載荷，1為高電平，0為低電平。
• 校驗(yàn)位（選填）：用于數(shù)據(jù)驗(yàn)證，根據(jù)數(shù)據(jù)位計(jì)算得來(lái)。
• 停止位：固定為高電平，用于表示數(shù)據(jù)幀的間隔，同時(shí)也可以使得通信線回歸到空閑狀態(tài)。可以配置停止位是1位/2位。

上圖給出了幾個(gè)例子，來(lái)展示串口通信的時(shí)序圖：

• 右側(cè)最后兩個(gè)圖展示了不同長(zhǎng)度停止位的現(xiàn)象。

注：在stm32中，根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換發(fā)送波形、或根據(jù)波形自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)，都是由USART外設(shè)自動(dòng)完成的，無(wú)需軟件控制每一位的發(fā)送或讀取。

9.2 stm32的片上外設(shè)-USART

USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）通用同步/異步收發(fā)器 是STM32內(nèi)部集成的硬件外設(shè)，可根據(jù)數(shù)據(jù)寄存器的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) 自動(dòng)生成數(shù)據(jù)幀時(shí)序，從TX引腳發(fā)送出去，也可 自動(dòng)接收RX引腳的數(shù)據(jù)幀時(shí)序，拼接為一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，存放在數(shù)據(jù)寄存器里。USART中的“S”表示同步，只支持時(shí)鐘輸出，不支持時(shí)鐘輸入，是為了兼容別的協(xié)議或特殊用途而設(shè)計(jì)的，并不支持兩個(gè)USART之間進(jìn)行同步通信，所以這個(gè)功能幾乎不會(huì)用到，一般更常使用的是UART同步異步收發(fā)器。下面是一些參數(shù)：

• 自帶波特率發(fā)生器，最高達(dá)4.5Mbits/s，常用9600/115200。
• 可配置數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度（8/9）、停止位長(zhǎng)度（0.5/1/1.5/2）。
• 可選校驗(yàn)位：無(wú)校驗(yàn)（常用）/奇校驗(yàn)/偶校驗(yàn)。
• 支持同步模式（一般不用）、硬件流控制（指示從設(shè)備準(zhǔn)備好接收的信號(hào)，一般不用）、DMA、智能卡、IrDA（手機(jī)紅外通信，但并不是紅外遙控，目前很少見(jiàn)）、LIN（局域網(wǎng)的通信協(xié)議）。
• STM32F103C8T6 USART資源：USART1(APB2)、USART2(APB1)、USART3(APB1)。

• 發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程：某時(shí)刻給“TDR”寫(xiě)入數(shù)據(jù)0x55，此時(shí)硬件檢測(cè)到寫(xiě)入數(shù)據(jù)，就會(huì)檢查當(dāng)前“發(fā)送移位寄存器”是否 有數(shù)據(jù)正在進(jìn)行移位，若正在移位，就會(huì)等待移位完成；若沒(méi)有移位，就會(huì)將TDR中的數(shù)據(jù)立刻移動(dòng)到“發(fā)送移位寄存器”中，準(zhǔn)備發(fā)送。然后，“發(fā)送移位寄存器”就會(huì)在下面的“發(fā)送器控制”的驅(qū)動(dòng)下，向右一位一位的移位（低位先行），將數(shù)據(jù)輸出到TX發(fā)送引腳。移位完成后，新的數(shù)據(jù)會(huì)再次自動(dòng)的從TDR轉(zhuǎn)移到“發(fā)送移位寄存器”中來(lái)。有了TDR和“發(fā)送移位寄存器”的雙重緩存，可以保證連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)幀之間不會(huì)有空閑。
• 寫(xiě)入數(shù)據(jù)的時(shí)機(jī)：當(dāng)數(shù)據(jù)從TDR移動(dòng)到“發(fā)送移位寄存器”時(shí)，標(biāo)志位TXE置位（TX Empty，發(fā)送寄存器空），此時(shí)檢測(cè)到TXE置位就可以繼續(xù)寫(xiě)入下一個(gè)數(shù)據(jù)，但注意此時(shí)上一個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)際上還沒(méi)發(fā)送出去。
• 接收數(shù)據(jù)的過(guò)程：數(shù)據(jù)從RX引腳通向“接收移位寄存器”，在“接收器控制”的驅(qū)動(dòng)下，一位一位的讀取RX電平并放在最高位，整個(gè)過(guò)程不斷右移（低位先行），最終就可以接收1個(gè)字節(jié)。當(dāng)一個(gè)字節(jié)移位完成后，這一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)就會(huì)整體地一下子轉(zhuǎn)移到“接收數(shù)據(jù)寄存器RDR”中。然后就準(zhǔn)備繼續(xù)讀取下一幀數(shù)據(jù)。同樣，RDR和“接收移位寄存器”也組成了雙重緩存結(jié)構(gòu)，可以保證連續(xù)讀取數(shù)據(jù)。
• 讀取數(shù)據(jù)的時(shí)機(jī)：接收數(shù)據(jù)從“接收移位寄存器”轉(zhuǎn)移到RDR的過(guò)程中，標(biāo)志位RXNE置位（RX Not Empty，接收數(shù)據(jù)寄存器非空）。所以當(dāng)檢測(cè)到標(biāo)志位RXNE置位時(shí)，就可以將數(shù)據(jù)讀走。

下面來(lái)看看其他的硬件電路功能：

• 發(fā)送器控制：控制“發(fā)送移位寄存器”工作。
• 接收器控制：控制“接收移位寄存器”工作。
• 硬件數(shù)據(jù)流控：也就是“硬件流控制”，簡(jiǎn)稱“流控”。如果主設(shè)備連續(xù)發(fā)送，導(dǎo)致從設(shè)備內(nèi)部無(wú)法及時(shí)處理接收數(shù)據(jù)，就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟棄或覆蓋的現(xiàn)象（注意不是UART沒(méi)接收到，而是從設(shè)備沒(méi)有及時(shí)將數(shù)據(jù)從RDR取走），此時(shí)“流控”就可以幫助從設(shè)備向主設(shè)備發(fā)信號(hào)，指明自己還沒(méi)有準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，主設(shè)備也就不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)了。本教程不涉及。

• nRTS（Request To Send）：輸出腳，請(qǐng)求發(fā)送。也就是告訴主設(shè)備，當(dāng)前是否已經(jīng)準(zhǔn)備好接收。前方“n”表示低電平有效。
• nCTS（Clear To Send）：輸入腳，清除發(fā)送。用于接收從設(shè)備的nRTS信號(hào)。前方“n”表示低電平有效。

• SCLK：用于產(chǎn)生“同步功能”的時(shí)鐘信號(hào)，配合“發(fā)送移位寄存器”輸出，用于給從設(shè)備提供時(shí)鐘。注意沒(méi)有同步時(shí)鐘輸入，所以兩個(gè)USART之間不能同步通信。
• 喚醒單元：實(shí)現(xiàn)串口掛載多設(shè)備。前面提到串口一般是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，但是這個(gè)模塊通過(guò)給串口分配地址“USART地址”，就可以決定是否喚醒USART工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了總線通信。
• 狀態(tài)寄存器SR：存儲(chǔ)著串口通信的各種標(biāo)志位，其中比較重要的有發(fā)送寄存器空TXE、接收數(shù)據(jù)寄存器非空RXNE。
• USART中斷控制：中斷輸出控制，配置中斷是否可以通向NVIC。其中斷申請(qǐng)位就是狀態(tài)寄存器SR中的各種標(biāo)志位。
• 波特率發(fā)生器部分：其實(shí)就是分頻器，APB時(shí)鐘進(jìn)行分頻，得到發(fā)送和接收移位的時(shí)鐘。

• f_PCLKx(x=1,2)：時(shí)鐘輸入。由于UASRT1掛載在APB2上，所以 時(shí)鐘輸入f_PCLKx(x=1,2) 就是PCLK2的時(shí)鐘，一般為72MHz。而UASRT2、USART3都掛載在APB1上，所以 時(shí)鐘輸入f_PCLKx(x=1,2) 就是PCLK1的時(shí)鐘，一般為36MHz。
• /UASRTDIV：時(shí)鐘分頻系數(shù)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)也就是虛線框中的“傳統(tǒng)的波特率發(fā)生器”。
• /16：再進(jìn)行16分頻，得到最終的“發(fā)送器時(shí)鐘”、“接收器時(shí)鐘”。

注：發(fā)送時(shí)添加開(kāi)始位、停止位；接收時(shí)去除開(kāi)始位、停止位，這些工作由內(nèi)部硬件電路自動(dòng)完成。
注：更多關(guān)于控制寄存器CR、狀態(tài)寄存器SR的描述可以查閱參考手冊(cè)“25.6 USART寄存器描述”。

上圖給出USART最主要、最基本的結(jié)構(gòu)：

• 波特率發(fā)生器：用于產(chǎn)生約定的通信速率。時(shí)鐘來(lái)源是PCLK2/PCLK1，經(jīng)過(guò)波特率發(fā)生器分頻后，產(chǎn)生的時(shí)鐘通向發(fā)送控制器、接收控制器。
• 發(fā)送控制器、接收控制器：用于控制發(fā)送移位、接收移位。
• GPIO：發(fā)送端配置成復(fù)用推挽輸出、接收端配置成上拉輸入。
• 標(biāo)志位：TXE置位時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)、RXNE置位時(shí)接收數(shù)據(jù)。
• 開(kāi)關(guān)控制：用于開(kāi)啟整個(gè)USART外設(shè)。

下面來(lái)看幾個(gè)細(xì)節(jié)的問(wèn)題：
細(xì)節(jié)1：數(shù)據(jù)幀

上圖給出了8位字長(zhǎng)（無(wú)校驗(yàn)位）、9位字長(zhǎng)（有校驗(yàn)位）的波形：

• 時(shí)鐘上升沿：可以看到每個(gè)數(shù)據(jù)中間都有一個(gè)時(shí)鐘上升沿，所以接收端采樣時(shí)刻就是時(shí)鐘上升沿。時(shí)鐘的極性、相位等都可以通過(guò)配置寄存器配置。
• 空閑幀、斷開(kāi)幀：用于局域網(wǎng)協(xié)議。
• 盡量選擇9位字長(zhǎng)有校驗(yàn)、8位字長(zhǎng)無(wú)校驗(yàn)。

stm32串口外設(shè)的停止位長(zhǎng)度可以配置成0.5/1/1.5/1位，共四種選擇，區(qū)別就是停止位的時(shí)長(zhǎng)不一樣。

• 一般就選擇停止位長(zhǎng)度為1位。

細(xì)節(jié)2：USART輸入數(shù)據(jù)采樣規(guī)則
串口的輸出TX只需要保持相應(yīng)時(shí)長(zhǎng)的電平即可，電路簡(jiǎn)單；但是串口輸入RX則需要判斷電平持續(xù)時(shí)間，所以電路會(huì)更加復(fù)雜，所以下面來(lái)詳細(xì)介紹stm32串口外設(shè)對(duì)于輸入數(shù)據(jù)的采樣。

注意到采樣時(shí)鐘是波特率的16倍，即會(huì)對(duì)某一位采樣16次。

• 檢測(cè)下降沿：若突然檢測(cè)到下降沿，則開(kāi)始進(jìn)行檢測(cè)。
• 檢測(cè)3、5、7位：在第3、5、7間隔采樣，采樣判斷原則為若三位全為0，則正常進(jìn)入后續(xù)；若有2個(gè)0，則還是會(huì)接著檢測(cè)，但噪聲標(biāo)志位NE(Noise Error)置位（告訴用戶，我這兒接收的信號(hào)有噪聲，你悠著點(diǎn)用??）；若低于2個(gè)0，則認(rèn)為之前檢測(cè)到的下降沿為噪聲，忽略已經(jīng)捕獲的數(shù)據(jù)，重新回到空閑狀態(tài)開(kāi)始捕捉下降沿。
• 檢測(cè)8、9、10位：連續(xù)采樣。采樣判斷原則與上述相同。

由于起始位采樣已經(jīng)對(duì)齊了數(shù)據(jù)時(shí)鐘，所以數(shù)據(jù)采樣就直接在8、9、10位采樣。

• 數(shù)據(jù)采樣的判斷原則：三個(gè)數(shù)據(jù)中，0/1哪個(gè)數(shù)據(jù)多就判斷為接收到哪個(gè)。但是如果三個(gè)數(shù)據(jù)有不一致的情況，噪聲標(biāo)志位NE(Noise Error)置位。

細(xì)節(jié)3：計(jì)算分頻系數(shù)DIV

發(fā)送器和接收器的波特率由波特率寄存器BRR里的分頻系數(shù)DIV確定：
$$波特率=\frac{f_{PCLK2/1}}{16?DIV}$$

例如：若輸入時(shí)鐘為$f_{PCLK2/1}=72MHz$，希望配置波特率為9600，則分頻系數(shù)為：$DIV=\frac{72M}{16?9600}=468.75$，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為111010100.11，于是USART_BRR的值為0001_1101_0100_1100(高位補(bǔ)零、低位補(bǔ)零)。

比較方便的是，上述過(guò)程都可以使用USART的外設(shè)庫(kù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，調(diào)用時(shí)只需輸入波特率，庫(kù)函數(shù)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出DIV，并按照格式配置好BRR寄存器。

注：十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制工具為菜鳥(niǎo)工具的 “在線進(jìn)制轉(zhuǎn)換器”。

細(xì)節(jié)4：USB轉(zhuǎn)串口模塊

主要關(guān)注的是該模塊的供電情況。

• USB插座：直接插在電腦USB端口上，注意整個(gè)模塊的供電來(lái)自于USB的VCC+5V。
• CON6插針座：

• 引腳2、引腳3：用于連接到stm32上進(jìn)行串口通信。
• 引腳5【CH340_VCC】：通過(guò)跳線帽可以選擇 接入+3.3V（stm32） 或者+5V。CH340芯片的供電引腳，同時(shí)決定了TTL，所以也就是串口通信的TTL電平。神奇的是，即使不接跳線帽CH340也可以正常工作，TTL為3.3V，但是顯然接上電路以后更加穩(wěn)定。
• 通信和供電的選擇：CON6插針座選擇引腳4/6進(jìn)行通信后，剩下的引腳可以用于給從設(shè)備供電，但是剩下的這個(gè)腳顯然與TTL電平不匹配。此時(shí)需要注意 優(yōu)先保證供電電平的正確，通信TTL電平不一致問(wèn)題不大。當(dāng)然，若從設(shè)備自己有電源，那么就不存在這個(gè)問(wèn)題了。

• TXD指示燈、RXD指示燈：若相應(yīng)總線上有數(shù)據(jù)傳輸，那么指示燈就會(huì)閃爍。

細(xì)節(jié)5：數(shù)據(jù)模式
顯然計(jì)算機(jī)在通信過(guò)程中只能傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)，那么如何發(fā)送文本呢？就需要制定一個(gè)規(guī)則，來(lái)約定字符和接收數(shù)據(jù)的映射關(guān)系，即字符編碼表。不同的編碼格式有不同的映射，具體可以在網(wǎng)上隨便搜搜“字符編碼格式”，如知乎文章“字符常見(jiàn)的編碼方式”。

HEX模式/十六進(jìn)制模式/二進(jìn)制模式：以原始數(shù)據(jù)的形式顯示；
文本模式/字符模式：以原始數(shù)據(jù)編碼后的形式顯示。

9.3 USART收發(fā)相關(guān)實(shí)驗(yàn)

9.3.1 實(shí)驗(yàn)1：串口發(fā)送

需求：在軟件代碼中定義要發(fā)送的信息，然后通過(guò)串口發(fā)送到電腦端，使用“串口助手”小工具查看。要求依次發(fā)送單字節(jié)數(shù)據(jù)、數(shù)組、字符串、數(shù)據(jù)的每一位。
注：串口助手可以切換“文本模式”/“HEX模式”。
注：數(shù)字和字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以參考ASCII碼表。

注：接線圖也可以不接OLED顯示屏。

下面是代碼展示：
- main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "SerialPort.h"
    
int main(void){
    uint8_t send_byte = 0x42;
    uint8_t send_array[6] = {0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35};
    //串口初始化
    SerialPort_Init();
    //發(fā)送單個(gè)字節(jié)
    SerialPort_SendByte('A');//可以直接發(fā)送字符
    SerialPort_SendByte(send_byte);
    SerialPort_SendByte('\r');
    SerialPort_SendByte('\n');
    //發(fā)送數(shù)組
    SerialPort_SendArray(send_array,6);
    SerialPort_SendByte('\r');
    SerialPort_SendByte('\n');
    //發(fā)送字符串
    SerialPort_SendString("Hello World!\r\n");
    //發(fā)送數(shù)字的每一位
    SerialPort_SendNum(65535, 5);
    SerialPort_SendString("\r\n");
    while(1){
//        //循環(huán)發(fā)送數(shù)字
//        SerialPort_SendByte(send_byte);
//        OLED_ShowHexNum(1,9,send_byte,2);
//        send_byte++;
//        Delay_ms(1000);
    };
}

- SerialPort.h

#ifndef __SERIALPORT_H
#define __SERIALPORT_H

void SerialPort_Init(void);
void SerialPort_SendByte(uint8_t send_byte);
void SerialPort_SendArray(uint8_t *send_array, uint16_t size_array);
void SerialPort_SendString(char *send_string);
void SerialPort_SendNum(uint32_t send_num, uint16_t send_len);

#endif

- SerialPort.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

//串口初始化-USART1
void SerialPort_Init(void){
    //1.開(kāi)啟RCC外設(shè)時(shí)鐘
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    //2.初始化GPIO-PA9
    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);
    //3.初始化USART結(jié)構(gòu)體
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    //4.配置中斷，開(kāi)啟NVIC（接收數(shù)據(jù)使用）
    //5.開(kāi)啟外設(shè)
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

//串口發(fā)送1字節(jié)數(shù)據(jù)
void SerialPort_SendByte(uint8_t send_byte){
    //向發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器TDR中寫(xiě)入數(shù)據(jù)
    USART_SendData(USART1, send_byte);
    //確認(rèn)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)移到發(fā)送移位寄存器（等待標(biāo)志位TXE置位）
    while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE)==RESET);
}

//發(fā)送一個(gè)數(shù)組
void SerialPort_SendArray(uint8_t *send_array, uint16_t size_array){
    uint8_t i=0;
    for(i=0;i<size_array;i++){
        SerialPort_SendByte(send_array[i]);
    }
}

//發(fā)送一個(gè)字符串
void SerialPort_SendString(char *send_string){
    uint8_t i=0;
    for(i=0; send_string[i]!='\0'; i++){
        SerialPort_SendByte(send_string[i]);
    }
}

//非外部調(diào)用函數(shù)-冪次函數(shù)
uint32_t SerialPort_Pow(uint32_t X, uint32_t Y){
    uint32_t result = 1;
    while(Y--){
        result *= X;
    }
    return result;
}

//發(fā)送數(shù)字的每一位-先發(fā)高位
void SerialPort_SendNum(uint32_t send_num, uint16_t send_len){
    uint16_t i;
    for(i=0;i<send_len;i++){
        SerialPort_SendByte((send_num/SerialPort_Pow(10,send_len-i-1))%10+'0');
    }
}

編程感想：

1. 關(guān)于接線。注意串口通信的兩個(gè)設(shè)備是交叉連接的，所以“USB轉(zhuǎn)串口模塊”的TX應(yīng)該接在stm32串口的RX（PA10）、RX應(yīng)該接在stm32串口的TX（PA9）！
2. 關(guān)于sizeof。相信很多人也想到，在封裝發(fā)送數(shù)組的函數(shù)時(shí)，為什么不直接在函數(shù)中使用sizeof函數(shù)來(lái)計(jì)算數(shù)組的大小呢？這樣能少傳遞一個(gè)參數(shù)，更簡(jiǎn)潔。但實(shí)際上，這里面的水很深，這樣操作是不能得到正確結(jié)果的，具體原理可以參考CSDN博文“數(shù)組名不等于指針”。最終結(jié)論就是，數(shù)組名在傳參過(guò)程中，會(huì)退化成一個(gè)指針，此時(shí)所表示的大小不是數(shù)組的實(shí)際大小，而是這個(gè)指針的大小，所以要想在函數(shù)中使用到數(shù)組大小，最好還是多傳遞一個(gè)參數(shù)。

9.3.2 實(shí)驗(yàn)2：移植printf函數(shù)

需求：將C語(yǔ)言自帶函數(shù)printf進(jìn)行封裝，默認(rèn)成將需要打印的數(shù)據(jù)發(fā)送到串口，進(jìn)而可以顯示在電腦端串口助手上。

接線圖、函數(shù)調(diào)用（非庫(kù)函數(shù)） 與上一小節(jié)實(shí)驗(yàn)“串口發(fā)送”相同。本節(jié)本人目前也不懂原理，所以下面直接給出 代碼展示：

方法一：

1. 首先點(diǎn)擊“魔術(shù)棒”，在Target界面的“Code Generation”方框中勾選“USE MicroLIB”。MicroLIB是Keil為嵌入式平臺(tái)優(yōu)化的一個(gè)精簡(jiǎn)庫(kù)，要使用printf函數(shù)就會(huì)用到這個(gè)MicroLIB精簡(jiǎn)庫(kù)。
2. 對(duì)printf函數(shù)重定向，將printf函數(shù)打印的東西輸出到串口。于是在 SerialPort.c 模塊中添加下列代碼：

#include <stdio.h>

//對(duì)printf函數(shù)重定向-將fputc函數(shù)原型重定向到串口
//注：ptintf函數(shù)本質(zhì)上就是循環(huán)調(diào)用fputc，將字符一個(gè)一個(gè)輸出
int fputc(int ch, FILE *f){
    SerialPort_SendByte(ch);
    return ch;
}

在 SerialPort.h 模塊中添加下列代碼：

#include <stdio.h>

3. 于是就可以在 main.c 中調(diào)用printf函數(shù)，將數(shù)據(jù)輸出到串口了。

//使用重定向的printf函數(shù)
    printf("%d\r\n",666);

但注意這個(gè)方法直接將printf函數(shù)重定向到了USART1，別的USART外設(shè)（USART2、USART3等）想用就沒(méi)辦法了。所以有如下的改進(jìn)方法。

方法二：
若多個(gè)串口都想使用printf函數(shù)，那么就可以使用sprintf函數(shù)。sprintf函數(shù)可以將格式化字符輸出到一個(gè)字符串里，然后再調(diào)用相應(yīng)的“串口發(fā)送字符串”函數(shù)發(fā)送這個(gè)字符串，整個(gè)過(guò)程不涉及重定向，于是就實(shí)現(xiàn)了所有USART外設(shè)都可以打印信息到串口了。所以下面可以直接在 main.c 中定義：

char String[100];//定義一個(gè)足夠長(zhǎng)的字符串?dāng)?shù)組
sprintf(String, "Num=%d\r\n", 666);//將格式化字符串存儲(chǔ)在String中
SerialPort_SendString(String);//串口發(fā)送字符串

方法三：
方法二的sprintf函數(shù)很方便，但是直接在主函數(shù)中寫(xiě)比較麻煩，于是本方法就是來(lái)封裝“方法二”。具體方法如下：

1. C語(yǔ)言可變參數(shù)。在串口模塊SerialPort.c中添加下面代碼：

#include <stdarg.h>

//對(duì)sprintf函數(shù)進(jìn)行封裝
void SerialPort_Printf(char *format,...){
    char String[100];//定義輸出的字符串
    va_list arg;//定義參數(shù)列表變量
    va_start(arg, format);//從format位置開(kāi)始接收參數(shù)表，放在arg里面
    vsprintf(String, format, arg);//sprintf只接收直接寫(xiě)的參數(shù)，對(duì)于封裝格式改用vsprintf
    va_end(arg);//釋放參數(shù)表
    SerialPort_SendString(String);  
}
//注意上述函數(shù)要在頭文件中聲明，但頭文件就不需要再添加<stdarg.h>了。

2. 直接在主函數(shù)中調(diào)用：

SerialPort_Printf("Num=%d\r\n", 888);

特殊說(shuō)明：顯示漢字
使用上面幾種printf函數(shù)時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)亂碼，要解決這個(gè)問(wèn)題，關(guān)鍵是要保持Keil編譯器（“扳手”圖標(biāo)Editor界面的Encoding下拉菜單）和“串口助手”的文本編碼一致。可以選擇以下兩種情況：

1. 兩者都選擇UTF-8編碼。但是直接在字符串寫(xiě)漢字，編譯器有可能報(bào)錯(cuò)，解決方法是點(diǎn)擊“魔術(shù)棒”–>C/C+±->最下面的Controls輸入 --no-multibyte-chars即可。
2. 有些串口助手軟件可能不兼容UTF-8，所以兩者都需要選擇GB2312編碼。

注：更改編譯器文本編碼格式后，需要將文件全部關(guān)閉，重新打開(kāi)，否則編碼方式不會(huì)改變。

9.3.3 實(shí)驗(yàn)3：串口發(fā)送+接收

需求：電腦端發(fā)送數(shù)據(jù)，stm32接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)在OLED顯示屏上顯示出來(lái)、并且回傳到電腦。

程序整體思路：

1. 查詢。主函數(shù)不斷查詢RXNE標(biāo)志位，但是會(huì)占用很多的CPU資源，所以不推薦。
2. 中斷。推薦方法，下面的演示也是基于此方法。

本實(shí)驗(yàn)的 接線圖 與前兩小節(jié)的實(shí)驗(yàn)均相同，下面給出 代碼調(diào)用：

下面是 代碼展示，僅給出在串口模塊中增添的函數(shù)：
- main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"
#include "SerialPort.h"

int main(void){    
    uint8_t Rx_byte = 0;//串口接收的單比特?cái)?shù)據(jù)
    
    //設(shè)置中斷分組
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    
    //OLED初始化
    OLED_Init();
    OLED_ShowString(1,1,"Rx_byte:");
    
    //串口初始化
    SerialPort_Init();

    while(1){
        if(SerialPort_GetRxFlag()==1){
            Rx_byte = SerialPort_GetRxData();
            OLED_ShowHexNum(1,9,Rx_byte,2);
            SerialPort_SendByte(Rx_byte);
        }
    };
}

- SerialPort.c

uint8_t SerialPort_RxData = 0;
uint8_t SerialPort_RxFlag = 0;

//獲取接收的狀態(tài)
uint8_t SerialPort_GetRxFlag(void){
    if(SerialPort_RxFlag==1){
        SerialPort_RxFlag = 0;
        return 1;
    }else{
        return 0;
    }
}

//獲取接收的數(shù)據(jù)
uint8_t SerialPort_GetRxData(void){
    return SerialPort_RxData;
}

//USART1_RXNE中斷函數(shù)
void USART1_IRQHandler(void){
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE)==SET){
        SerialPort_RxFlag = 1;
        SerialPort_RxData = USART_ReceiveData(USART1);
        //讀操作可以自動(dòng)清零標(biāo)志位，但加上也沒(méi)事
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
    }
}
//不要忘了將前兩個(gè)函數(shù)在頭文件中聲明

9.4 USART串口數(shù)據(jù)包

數(shù)據(jù)包的作用是將一個(gè)個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)打包，方便進(jìn)行多字節(jié)的數(shù)據(jù)通信。因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要進(jìn)行數(shù)據(jù)打包。比如陀螺儀傳感器需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到stm32，其中包括X軸、Y軸、Z軸三個(gè)字節(jié)，循環(huán)不斷的發(fā)送；若采用一個(gè)一個(gè)進(jìn)行發(fā)送的方式，接收方就有可能分不清對(duì)應(yīng)的順序，進(jìn)而出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)位現(xiàn)象。此時(shí)，若能將同一批數(shù)據(jù)進(jìn)行分割和打包，就可以方便接收方識(shí)別。

1. 數(shù)據(jù)包格式的定義：

若載荷數(shù)據(jù)與包頭、包尾一樣怎么辦呢？有三種解決思路：

1. 限制載荷數(shù)據(jù)的范圍。使其不會(huì)與包頭、包尾重復(fù)。
2. 盡量使用固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包。只要數(shù)據(jù)長(zhǎng)度固定，那么就可以通過(guò)包頭、包尾定位數(shù)據(jù)。
3. 增加包頭包尾的數(shù)量，使其盡量呈現(xiàn)出載荷數(shù)據(jù)不會(huì)出現(xiàn)的狀態(tài)。

注：包尾可以去除。但是這樣會(huì)使得載荷數(shù)據(jù)和包頭重復(fù)的問(wèn)題更加嚴(yán)重。

若想發(fā)送16位整型數(shù)據(jù)、32位整型數(shù)據(jù)、float、double、結(jié)構(gòu)體等，只需使用 uint8_t型指針 指向這些數(shù)據(jù)，就可以進(jìn)行發(fā)送(將各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字節(jié)流)。

文本數(shù)據(jù)包中，每個(gè)數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)了一層編碼和譯碼。
由于包頭包尾非常容易唯一確定，文本數(shù)據(jù)包基本不用擔(dān)心載荷數(shù)據(jù)和包頭包尾重復(fù)的問(wèn)題。

優(yōu)缺點(diǎn)比較：

• HEX數(shù)據(jù)包：

• 優(yōu)點(diǎn)：傳輸最直接，解析數(shù)據(jù)非常簡(jiǎn)單，比較適合一些模塊發(fā)送最原始的數(shù)據(jù)。如使用串口通信的陀螺儀、溫濕度傳感器。
• 缺點(diǎn)：靈活性不足，載荷容易和包頭包尾重復(fù)。

• 文本數(shù)據(jù)包：

• 優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)直觀易理解，非常靈活，比較適合一些輸入指令進(jìn)行人機(jī)交互的場(chǎng)合。如藍(lán)牙模塊常用的AT指令、CNC和3D打印機(jī)常用的G代碼，都是文本數(shù)據(jù)包的格式。
• 缺點(diǎn)：解析效率低。

2. 數(shù)據(jù)包格式的收發(fā)流程：
數(shù)據(jù)包發(fā)送是非常簡(jiǎn)單的，直接發(fā)就完事兒了。但是接收數(shù)據(jù)包的過(guò)程比較復(fù)雜，這是就要考慮使用狀態(tài)機(jī)。

9.5 USART數(shù)據(jù)包相關(guān)實(shí)驗(yàn)

9.5.1 實(shí)驗(yàn)1：串口收發(fā)HEX數(shù)據(jù)包

需求：自定義數(shù)據(jù)包格式，使用串口完成指定格式的數(shù)據(jù)包收發(fā)，并將收發(fā)結(jié)果顯示在OLED上。另外按鍵的功能是將發(fā)送的當(dāng)前存儲(chǔ)的發(fā)送數(shù)據(jù)全部加1再發(fā)送出去。

• 數(shù)據(jù)包頭：0xFF。
• 載荷數(shù)據(jù)：固定數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度為4個(gè)字節(jié)。
• 數(shù)據(jù)包尾：0xFE。

下面是代碼展示：其中將串口的模塊的數(shù)據(jù)接收部分全部刪除，重寫(xiě)。
- main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"
#include "SerialPort.h"
#include "Key.h"

int main(void){
    //存儲(chǔ)串口接收的HEX數(shù)據(jù)包
    uint8_t *Rx_Packet = SerialPort_GetRxPacket();
    //存儲(chǔ)串口發(fā)送的HEX數(shù)據(jù)包
    uint8_t Tx_Packet[4] = {0x01,0x02,0x03,0x04};
    
    //設(shè)置中斷分組
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    
    //OLED初始化
    OLED_Init();
    OLED_ShowString(1,1,"Rx_Packet:");
    OLED_ShowString(3,1,"Tx_Packet:");
    //串口初始化
    SerialPort_Init();
    //按鍵初始化
    Key_Init();
        
    while(1){
        //顯示接收到的數(shù)據(jù)
        if(SerialPort_GetRxFlag()==1){
            OLED_ShowHexNum(2,1,*Rx_Packet,2);
            OLED_ShowHexNum(2,4,*(Rx_Packet+1),2);
            OLED_ShowHexNum(2,7,*(Rx_Packet+2),2);
            OLED_ShowHexNum(2,10,*(Rx_Packet+3),2);
        }
        
        //檢測(cè)按鍵，發(fā)送數(shù)據(jù)包到電腦
        if(Key_GetNum()==1){
            Tx_Packet[0]++;
            Tx_Packet[1]++;
            Tx_Packet[2]++;
            Tx_Packet[3]++;
            SerialPort_SendPacket(Tx_Packet);
            OLED_ShowHexNum(4,1,Tx_Packet[0],2);
            OLED_ShowHexNum(4,4,Tx_Packet[1],2);
            OLED_ShowHexNum(4,7,Tx_Packet[2],2);
            OLED_ShowHexNum(4,10,Tx_Packet[3],2);
        }
    };
}

- SerialPort.c新增函數(shù)

uint8_t SerialPort_RxPacket[4];
uint8_t SerialPort_RxPacketFlag = 0;

//獲取接收的狀態(tài)
uint8_t SerialPort_GetRxFlag(void){
    if(SerialPort_RxPacketFlag==1){
        SerialPort_RxPacketFlag = 0;
        return 1;
    }else{
        return 0;
    }
}

//獲取接收的HEX數(shù)據(jù)包
uint8_t* SerialPort_GetRxPacket(void){
    return SerialPort_RxPacket;
}

//發(fā)送HEX數(shù)據(jù)包
void SerialPort_SendPacket(uint8_t *send_array){
    SerialPort_SendByte(0xFF);
    SerialPort_SendArray(send_array, 4);
    SerialPort_SendByte(0xFE);
}

//USART1_RXNE中斷函數(shù)
void USART1_IRQHandler(void){
    uint8_t rec_byte;
    static uint8_t rx_state;
    static uint8_t rx_index;
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE)==SET){
        rec_byte = USART_ReceiveData(USART1);
        
        //利用狀態(tài)機(jī)，接收HEX數(shù)據(jù)包
        if(rx_state==0){
            if(rec_byte==0xFF){
                rx_index = 0;
                rx_state = 1;
            }
        }else if(rx_state==1){
            SerialPort_RxPacket[rx_index] = rec_byte;
            rx_index++;
            if(rx_index>=4){
                rx_state = 2;
            }
        }else if(rx_state==2){
            if(rec_byte==0xFE){
                SerialPort_RxPacketFlag = 1;
                rx_state = 0;
            }
        }
        
        //讀操作可以自動(dòng)清零標(biāo)志位，但加上也沒(méi)事
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
    }
}
//除了中斷函數(shù)，其余函數(shù)還要在頭文件SerialPort.h中聲明

編程感想：

1. 數(shù)據(jù)混疊。若電腦端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，而stm32處理不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)位。但是一般像傳感器模塊等的數(shù)據(jù)都具有連續(xù)性，所以就算數(shù)據(jù)錯(cuò)位也沒(méi)關(guān)系。
2. 發(fā)送數(shù)據(jù)不匹配。注意發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù)一定要寫(xiě)成0x11的形式，而不是直接寫(xiě)一個(gè)11進(jìn)行發(fā)送。
3. 收發(fā)數(shù)據(jù)沒(méi)反應(yīng)。注意一定要在最開(kāi)始聲明的地方賦初值，否則有可能讀不出數(shù)據(jù)。當(dāng)然，還有一種可能是串口連接不穩(wěn)定，可以重新拔插一下串口。

9.5.2 實(shí)驗(yàn)2：串口收發(fā)文本數(shù)據(jù)包

需求：使用電腦端發(fā)送指定格式的文本數(shù)據(jù)包，來(lái)控制單片機(jī)點(diǎn)亮或熄滅LED燈，單片機(jī)完成指令后再將接收的狀態(tài)回傳到電腦。

• 數(shù)據(jù)包頭：@。
• 數(shù)據(jù)包：有效指令為"@LED_ON\r\n"、“@LED_OFF\r\n”。（不定字長(zhǎng)）
• 數(shù)據(jù)包尾：\r\n。

下面是代碼展示：
- main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"
#include "SerialPort.h"
#include "LED.h"
#include <string.h>

int main(void){
    //存儲(chǔ)串口接收的HEX數(shù)據(jù)包
    char *Rx_Packet = SerialPort_GetRxPacket();
    
    //設(shè)置中斷分組
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    
    //OLED初始化
    OLED_Init();
    OLED_ShowString(1,1,"Rx_Packet:");
    OLED_ShowString(3,1,"Tx_Packet:");
    //串口初始化
    SerialPort_Init();
    //LED初始化
    LED_Init();
        
    while(1){
        //對(duì)接收到的文本進(jìn)行判斷
        if(SerialPort_GetRxFlag()==1){
            //OLED顯示接收到的文本
            OLED_ShowString(2,1,"                ");
            OLED_ShowString(2,1,Rx_Packet);
            //根據(jù)接收的內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作
            if(strcmp(Rx_Packet, "LED_ON")==0){
                LED1_ON();
                OLED_ShowString(4,1,"                ");
                OLED_ShowString(4,1,"LED_ON_OK");
                SerialPort_SendString("LED_ON_OK\r\n");
            }else if(strcmp(Rx_Packet, "LED_OFF")==0){
                LED1_OFF();
                OLED_ShowString(4,1,"                ");
                OLED_ShowString(4,1,"LED_OFF_OK");
                SerialPort_SendString("LED_OFF_OK\r\n");
            }else{
                OLED_ShowString(4,1,"                ");
                OLED_ShowString(4,1,"ERROR_COMMAND");
                SerialPort_SendString("ERROR_COMMAND\r\n");
            }
        }
    };
}

- SerialPort.c新增函數(shù)（將上一節(jié)HEX數(shù)據(jù)包部分全部刪除）

char SerialPort_RxPacket[100];
uint8_t SerialPort_RxPacketFlag = 0;

//獲取接收的狀態(tài)
uint8_t SerialPort_GetRxFlag(void){
    if(SerialPort_RxPacketFlag==1){
        SerialPort_RxPacketFlag = 0;
        return 1;
    }else{
        return 0;
    }
}

//獲取接收的HEX數(shù)據(jù)包
char* SerialPort_GetRxPacket(void){
    return SerialPort_RxPacket;
}

//USART1_RXNE中斷函數(shù)
void USART1_IRQHandler(void){
    uint8_t rec_byte;
    static uint8_t rx_state;
    static uint8_t rx_index;
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE)==SET){
        rec_byte = USART_ReceiveData(USART1);
        
        //利用狀態(tài)機(jī)，接收HEX數(shù)據(jù)包
        if(rx_state==0){
            if(rec_byte== '@'){
                rx_index = 0;
                rx_state = 1;
            }
        }else if(rx_state==1){
            if(rec_byte != '\r'){
                SerialPort_RxPacket[rx_index] = rec_byte;
                rx_index++;
            }else{
                rx_state = 2;
            }
        }else if(rx_state==2){
            if(rec_byte == '\n'){
                SerialPort_RxPacket[rx_index] = '\0';//字符串結(jié)束標(biāo)志符
                SerialPort_RxPacketFlag = 1;
                rx_state = 0;
            }
        }
        
        //讀操作可以自動(dòng)清零標(biāo)志位，但加上也沒(méi)事
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
    }
}
//除了中斷函數(shù)，其他函數(shù)還要在頭文件SerialPort.h中聲明

- LED.c新增函數(shù)

/**
  * @brief  LED1亮
  */
void LED1_ON(void){
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}

/**
  * @brief  LED1滅
  */
void LED1_OFF(void){
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
}
//注意還要在頭文件LED.h中聲明

編程感想：

1. 數(shù)據(jù)混疊。同樣的問(wèn)題，如果電腦端發(fā)送指令太快，就有可能導(dǎo)致stm32來(lái)不及處理，導(dǎo)致錯(cuò)誤。一個(gè)解決方法是指令發(fā)慢一點(diǎn)；當(dāng)然另一種方法是增加標(biāo)志位，當(dāng)LED的狀態(tài)沒(méi)有改變之前，不理會(huì)接收數(shù)據(jù)，這樣會(huì)破壞當(dāng)前程序的獨(dú)立性，并且原理不復(fù)雜，我就先不寫(xiě)了。

9.6 軟件使用：FlyMcu串口下載 & STLINK Utility

• FlyMcu可以通過(guò)串口給stm32下載程序。綠色軟件，無(wú)需安裝。
• STLINK Utility通過(guò)STLINK給stm32下載程序。需要安裝。

以上兩款軟件類似于51單片機(jī)的程序燒錄軟件——STC-ISP，可以通過(guò)串口給51單片機(jī)下載程序。
硬件方面，接線圖本章的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)“串口發(fā)送”相同，這是因?yàn)樵撔酒拇谙螺d只適配了USART1，所以引腳都要連接在USART1引腳上。

下面依次介紹FlyMcu、STLINK Utility：

FlyMcu只能下載HEX文件，Keil生成HEX文件 的方法：

• 點(diǎn)擊“魔術(shù)棒”–>Output選項(xiàng)卡–>勾選“Create HEX File”。編譯過(guò)后，就可以在工程目錄的“Object文件夾”下找到該工程的HEX文件——“工程名.hex”。

使用FlyMcu下載程序：

1. 配置下載串口：點(diǎn)擊菜單欄“搜索串口”，稍等一會(huì)，點(diǎn)擊緊隨其后的“Port:xx”選項(xiàng)，選擇對(duì)應(yīng)的串口。接著點(diǎn)擊緊隨其后的“bps:xx”選擇下載的波特率。
2. 選擇程序文件。菜單欄下一行，點(diǎn)擊“…”按鈕，選擇HEX文件。
3. 其他功能保持默認(rèn)。
4. 調(diào)整啟動(dòng)位置為BootLoader程序。由于串口下載需要使得stm32的啟動(dòng)位置為BootLoader啟動(dòng)程序，而B(niǎo)ootLoader啟動(dòng)程序固定放在“系統(tǒng)存儲(chǔ)器”，所以BOOT引腳應(yīng)調(diào)整為 [BOOT1,BOOT0]=[0,1]。注意調(diào)整BOOT后，一定要按一下最小系統(tǒng)板上的復(fù)位鍵，調(diào)整才會(huì)生效。
   
5. 點(diǎn)擊FlyMcu的“開(kāi)始編程”。此時(shí)程序就會(huì)被下載到主閃存中了，但由于BOOT引腳沒(méi)有變動(dòng)，所以程序下載完復(fù)位后，還是會(huì)停留在BootLoader程序中。
6. 調(diào)整啟動(dòng)位置為主閃存。BOOT引腳應(yīng)調(diào)整為 [BOOT1,BOOT0]=[0,0]，然后按下復(fù)位鍵，就可以看到程序正常運(yùn)行了。

注：關(guān)于串口下載的原理，我覺(jué)得前面將“存儲(chǔ)器映像”時(shí)已經(jīng)說(shuō)得很清楚了，就不記錄了，UP講解的地方在“P30 [9-6] FlyMcu串口下載&STLINK Utility 中的4:56~8:11”。

每次下載程序都要拔插兩邊跳線帽，太麻煩了，有什么更簡(jiǎn)單的方法嗎？

1. 方法一：設(shè)計(jì)外圍的STM32一鍵下載電路。利用“USB轉(zhuǎn)串口模塊”上CH340的 RTS#、DTR# 兩個(gè)流控輸出引腳分別控制stm32的BOOT0引腳、復(fù)位引腳（但是不使用流控功能，而僅僅只是當(dāng)作一個(gè)普通的GPIO口），加上FlyMcu的選項(xiàng)，便可以利用電路自動(dòng)切換BOOT引腳的高低電平。
2. 方法二：軟件設(shè)置自動(dòng)跳轉(zhuǎn)（一次性功能）。勾選FlyMcu的“編程后執(zhí)行”，去除勾選“編程到FLASH時(shí)寫(xiě)選項(xiàng)字節(jié)”。然后 [BOOT1,BOOT0]=[0,1]，并按下復(fù)位鍵。然后點(diǎn)擊“開(kāi)始編程”，就可以看到程序正常執(zhí)行。

方法二評(píng)價(jià)：該方法原理是下載程序后，軟件設(shè)置從主閃存（0x08000000）開(kāi)始執(zhí)行程序，但是按下復(fù)位鍵后，程序又會(huì)回到“系統(tǒng)存儲(chǔ)器”執(zhí)行BootLoader程序。所以可以不斷的使用串口調(diào)試程序，最后調(diào)試成功后再將BOOT引腳切換回來(lái)即可。也就是，只需要最開(kāi)始和最后切換跳線帽而已。

讀FLASH： 讀取主閃存中的程序數(shù)據(jù)，以BIN文件格式存儲(chǔ)（BIN文件不包含地址信息，HEX文件包含地址信息）。后續(xù)可以使用STLINK Utility下載，實(shí)現(xiàn)盜取他人軟件勞動(dòng)成果??。

清除芯片： 將主程序區(qū)域全部擦除（全部變成高電平）。

讀器件信息： 讀取芯片的信息。但是FLASH容量、SRAM容量等信息可能會(huì)出錯(cuò)。

設(shè)定選項(xiàng)字節(jié)等： 可以設(shè)置選項(xiàng)字節(jié)的各項(xiàng)參數(shù)。點(diǎn)擊“STM32F1選項(xiàng)設(shè)置”，彈出以下界面：

1. 讀保護(hù)字節(jié)：是否允許讀出主閃存數(shù)據(jù)。注意如果“阻止讀出”，那么就無(wú)法使用Keil下載程序了。另外，在清除讀保護(hù)的同時(shí)，同時(shí)也會(huì)清空主閃存的數(shù)據(jù)。
2. 硬件選項(xiàng)字節(jié)：有需求可以使用。
3. 用戶數(shù)據(jù)字節(jié)：有需求可以使用。那使用選項(xiàng)字節(jié)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)有什么好處呢？

1. 選項(xiàng)字節(jié)的數(shù)據(jù)相當(dāng)于是“世外桃源”，無(wú)論如何下載程序，選項(xiàng)字節(jié)中的數(shù)據(jù)都可以不變，可以存儲(chǔ)一些不隨程序變化的參數(shù)；
2. 用上位機(jī)（如FlyMcu、STLINK Utility）可以很方便的修改。

4. 寫(xiě)保護(hù)字節(jié)：可以對(duì)Flash的某幾頁(yè)單獨(dú)寫(xiě)保護(hù)。比如在主程序的最后幾頁(yè)寫(xiě)了一些自定的數(shù)據(jù)，不希望在下載時(shí)被擦除，就可以將最后幾頁(yè)設(shè)置寫(xiě)保護(hù)鎖起來(lái)。注意，開(kāi)啟“寫(xiě)保護(hù)”后，若需要對(duì)保護(hù)區(qū)寫(xiě)入程序就會(huì)出錯(cuò)！并且該軟件不支持單獨(dú)寫(xiě)入選項(xiàng)字節(jié)，只能在Flash下載時(shí)順便寫(xiě)入選項(xiàng)字節(jié)，那也就是說(shuō)，如果將Flash前幾頁(yè)寫(xiě)保護(hù)了，就再也無(wú)法使用FlyMcu下載程序了?。?/strong>（使用STLINK Utility可以補(bǔ)救回來(lái)）
   注意配置好選項(xiàng)字節(jié)數(shù)據(jù)后，點(diǎn)擊“采用這個(gè)設(shè)置”，并在FlyMcu主界面勾選“編程到FLASH時(shí)寫(xiě)選項(xiàng)字節(jié)”。

圖9-27 STLINK Utility界面功能介紹

STLINK Utility需要安裝，安裝完成后，在桌面上存在快捷方式。STLINK Utility可以下載多種文件，包括HEX文件、BIN文件等。下面演示 下載程序的流程：

1. 硬件接線。無(wú)需連接“USB轉(zhuǎn)串口模塊”，只需連接STLINK即可。BOOT引腳設(shè)置為 [BOOT1,BOOT0]=[0,0]，然后按下復(fù)位鍵。點(diǎn)擊左起第三個(gè)按鈕進(jìn)行連接。
2. 左起第一個(gè)按鈕：打開(kāi)程序文件，支持HEX格式、BIN格式。（也可以直接跳到下一步）
3. 左起第六個(gè)按鈕：下載程序。跳過(guò)上一步的，此時(shí)選擇程序文件。然后點(diǎn)擊“Start”下載程序。下載完成后可以發(fā)現(xiàn)程序正常運(yùn)行。

選項(xiàng)字節(jié)的配置：菜單欄“Target”–>“Option Byte…”，下面依次介紹：

1. 讀保護(hù)。
2. 硬件參數(shù)?；疑倪x項(xiàng)就是本芯片不支持的選項(xiàng)。
3. 用戶參數(shù)。
4. 寫(xiě)保護(hù)。

注：配置好之后點(diǎn)擊“Apply”，就可以直接單獨(dú)更改選項(xiàng)字節(jié)的參數(shù)。

左起第二個(gè)按鈕：讀芯片數(shù)據(jù)，格式可以選為HEX格式、BIN格式。
左起第四個(gè)按鈕：斷開(kāi)連接。
左起第五個(gè)按鈕：擦除芯片。
STLINK固件更新：菜單欄“ST-LINK”–>Firmware update–>重新拔插STLINK–>點(diǎn)擊“Device Connect”–>“Yes>>>>”。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-633964.html

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