STM32单片机入门学习——第27节: [9-3] USART串口发送串口发送+接收

news2025/7/10 15:41:46

写这个文章是用来学习的,记录一下我的学习过程。希望我能一直坚持下去,我只是一个小白,只是想好好学习,我知道这会很难，但我还是想去做！

本文写于：2025.04.08

STM32开发板学习——第27节: [9-3] USART串口发送&串口发送+接收

  • 前言
  • 开发板说明
  • 引用
  • 解答和科普
  • 一、串口发送
  • 二、发送+接收
  • 问题
  • 总结

前言

   本次笔记是用来记录我的学习过程,同时把我需要的困难和思考记下来,有助于我的学习，同时也作为一种习惯,可以督促我学习,是一个激励自己的过程,让我们开始32单片机的学习之路。
   欢迎大家给我提意见,能给我的嵌入式之旅提供方向和路线，现在作为小白,我就先学习32单片机了,就跟着B站上的江协科技开始学习了.
   在这里会记录下江协科技32单片机开发板的配套视频教程所作的实验和学习笔记内容，因为我之前有一个开发板,我大概率会用我的板子模仿着来做.让我们一起加油！
   另外为了增强我的学习效果：每次笔记把我不知道或者问题在后面提出来,再下一篇开头作为解答！

开发板说明

   本人采用的是慧净的开发板,因为这个板子是我N年前就买的板子,索性就拿来用了。另外我也购买了江科大的学习套间。
   原理图如下
1、开发板原理图
在这里插入图片描述
2、STM32F103C6和51对比
在这里插入图片描述
3、STM32F103C6核心板
在这里插入图片描述

视频中的都用这个开发板来实现,如果有资源就利用起来。另外也计划实现江协科技的套件。

下图是实物图
在这里插入图片描述

引用

【STM32入门教程-2023版 细致讲解 中文字幕】
还参考了下图中的书籍:
STM32库开发实战指南：基于STM32F103（第2版）
在这里插入图片描述
数据手册
在这里插入图片描述

解答和科普

一、串口发送

在这里插入图片描述
这是USB转串口模块,这里有个跳线帽,说过这个跳线帽要接在VCC和3.3V上,因为VCC是给CH340芯片供电,选择通信的TTL电平为3.3V, 然后通信引脚TXD和RXD要接在STM32的PA9和PA10口,为什么是这两个口呢,看一下引脚定义表,计划用USART1进行通信,所以选择这两个引脚。TX和RX交叉连接,不要接错了。在接线图里,接A9(TX)接的就是串口模块的RXD(接受), 然后串口模块的TXD（发送）要接在STM32的PA10(RX接收)。然后,两个设备之间要把负极接在一起,进行共地,一般多个系统之间互联,都要进行共地,这样电平才能有高低的参考。最后这个串口和STlink都要插在电脑上,这样STM32和串口模块都要独立供电,所以这里通信的电源正极就不需要接了,直接3根线就行了。
在这里插入图片描述
初始化流程：
在这里插入图片描述
第一步,开启时钟,把需要用的USART和GPIO的时钟打开；
第二部,GPIO初始化,把TX配置成复用输出,RX配置成输入；
第三步,配置USART,直接使用一个结构体,就可以把这里所有参数都配置好了；
第四步，如果你只需要发送的功能，就直接开启USART，初始化就结束了，如果你需要接受的功能，可能还需要配置中断，那就在开启USART之前，再加上ITConfig和NVIC的代码就行了。
那初始化完成之后，如果要发送数据，调用一个发送函数就行了，如果要接受数据，就调用接受的函数，如果要获取发送和接受的状态，就调用获取标志位的函数，这就是USART外设的使用思路。

void USART_ClockInit(USART_TypeDef* USARTx, USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);
void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);

配置同步时钟输出的，包括时钟是不是要输出，时钟的极性相位等参数，因为参数比较多，也是用结构体配置的；

void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState);

开启USART到DMA的触发通道；

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

这两个函数，在我们发送和接收的时候会用到；写和读DR寄存器，DR寄存器内部有4个寄存器，控制发送与接收，执行细节上一节已经分析过了，写DR就是发送，读DR就是接收，至于怎么产生波形。怎么判断输入，软件不管；

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

标志位相关函数

首先引脚模式：TX引脚是USART外设控制的输出脚，所以要选用复用推挽输出；
RX引脚是USART外设数据输入脚，所以要选择输入模式，输入模式并不分什么普通输入、复用输入，一根线只能有一个输出，但可以有多个输入，所以输入脚外设和GPIO都可以同时用，一般RX配置是浮空输入或者上拉输入，因为串口波形空闲状态时高电平，所以不使用下拉输入，引脚模式不清楚的话，还是可以看一下手册，GPIO那一节有个推荐的配置表，可以参考一下；目前只需要数据发送，所以只初始化TX就行了，引脚模式这里，选择AF_PP;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	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);

这样就是把PA9配置为复用推挽输出，供USART1的TX使用，那引脚就初始化好了；
配置USART

USART_InitTypeDef   USART_InitStructure;
	USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;			//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; 	//控制流
	USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx;		//串口模式要想接收再|
	USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;	//无校验位
	USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;	//停止位1位
	USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;	//数据位8位
	USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
	
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);			//开启

第一个参数波特率：可以直接写个9600就行，写完之后，这个Init函数内部会自动算好9600对应的分频系数，然后写入到BRR寄存器；
第二个参数是硬件流控制：我们不使用所以选择None；
第三个参数是串口模式：我们放到这里，这里可以选择TX发送模式和RX接收模式，如果你继续要发送有需要接收，那就用或符号把TX和RX或起来，
第四个参数是校验位：
第五个参数是停止位；
第六个参数哦是8位数据；

发送一个字节

void Serial_SendByte(uint8_t Byte)		//发送一个字节
{
	
	USART_SendData(USART1,Byte);
	while (USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);
	
}

main.C

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"


int main(void)
{
							
	OLED_Init();
	Serial_Init();
	Serial_SendByte(0x66);
	
	
	OLED_ShowString(1,2,"Hello STM32 MCU");
	
	

	while(1)
	{
	
		

	}
}

Serial

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void Serial_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//开启时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	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);	
	
	USART_InitTypeDef   USART_InitStructure;
	USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;			//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; 	//控制流
	USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx;		//串口模式要想接收再|
	USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;	//无校验位
	USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;	//停止位1位
	USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;	//数据位8位
	USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
	
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);			//开启
}


void Serial_SendByte(uint8_t Byte)		//发送一个字节
{
	
	USART_SendData(USART1,Byte);
	while (USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);
	
}


#ifndef __SERIAL_H
#define __SERIAL_H

void Serial_Init(void);
void Serial_SendByte(uint8_t Byte);

#endif

实验现象
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
HEX模式：只能显示一个个的十六进制数，不能显示文本0x41；
文本模式；以原始数据编码后的形式显示 0x41对应A；
在这里插入图片描述
UFT8
在这里插入图片描述

Serial_SendByte('A');也是发送0x41；

发送数组

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

在这里插入图片描述
发送字符串

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

}

在这里插入图片描述

	Serial_SendString("Hello STM32 MCU\r\n");

这个可以执行换行：\r\n,
在这里插入图片描述

发送数字

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

}

在这里插入图片描述
使用printf函数

在这里插入图片描述
printf函数默认输出到屏幕，我们单片机没有屏幕，所以要进行重定向：
在串口模块里加上#include <stdio.h>

int fputc(int ch,FILE *f)
{
	Serial_SendByte(ch);
	return ch;
}
	

printf("Num= %d\r\n",666);

那么重定向fput跟printf有什么关系呢：fputc是printf函数的底层，printf函数在打印的时候，就是不断调用fput函数一个个打印的，我们把fputc函数重定向到了串口，那printf自然就输出到串口了，这样printf就移植好了。
这种方法只能重定向一个，你定向到串口1了，那串口2再用就没有用了，如果多个串口都想用printf怎么办呢,这时候就可以用Sprintf，可以把格式化字符输出到一个字符串里，所以这里可以先定义一个字符串：

	char String[100];
	sprintf(String,"Num= %d\r\n",666);
	Serial_SendString(String);

定义字符串，打印字符串；再发送字符串。我们要是能封装这个过程，就再好不过了。
封装Sprintf；可变参数

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);
	
}

	Serial_Printf("Num= %d\r\n",666);

在这里插入图片描述
显示汉字
1、UTF8都是(加上–no-multibyte-chars)
在这里插入图片描述
Serial_Printf(“你好，世界”);
在这里插入图片描述2、GB2312
在这里插入图片描述
然后再写汉字，选择GBK编码，复位也可以显示了。

二、发送+接收

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx |USART_Mode_Rx;

可以选择查询或者中断，如果使用查询，那初始化就结束了，如果使用中断，那还需要在这里开启中断，配置NVIC；
查询：
查询的流程是，在主函数里不断判断RXNE标志位，如果置1了，就说明收到数据了， 那再调用ReceiveData，读取DR寄存器，这样就行了。主函数演示不封装了，
在这里插入图片描述

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"

uint8_t RxData;
int main(void)
{
							
	OLED_Init();
	Serial_Init();

	
	

	while(1)
	{
	
		if(USART_GetFlagStatus(USART1 ,USART_FLAG_RXNE)== SET)	//收到数据
		{
			RxData=USART_ReceiveData(USART1);
		}
		OLED_ShowHexNum(1,1,RxData,2);
		//清除标志位

	}
}

中断方法
首先，初始化这里，要加上开启中断的代码：

	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	NVIC_InitTypeDef	NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn ;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd= ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

这里RXNE标志位一但置1了，就会向NVIC申请中断，之后我们可以在中断函数里接收数据；
要不要清楚标志位呢，如果你读取了DR，就可以自动清除，如果没读取DR，就可以手动清除。
其实在中断里，只是进行了数据转存一下，最终还是要扫描查询这个RxFlag，来接收数据的；对于单字节接收来说，可能转存一下意义不大，主要展示一下中断接收的写法和多字节数据包接收；
在各自的函数中分别用了；

void  USART1_IRQHandler(void)
{
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET)
	{
		Serial_RxData=USART_ReceiveData(USART1);
		Serial_RxFlag=1;
		USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
	}

}

uint8_t  Serial_GetRxFlag(void)
{
	if(Serial_RxFlag == 1)
	{
		Serial_RxFlag=0;
		return  1;
	}
	return 0;	
}

uint8_t  Serial_GetRxData (void)
{

	return Serial_RxData;
}

main.C

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"

uint8_t RxData;
int main(void)
{
							
	OLED_Init();
	Serial_Init();
	
	OLED_ShowString(1,1,"Hello STM32 MCU");
	OLED_ShowString(2,1,"RxData:");

	while(1)
	{
	
		if(Serial_GetRxFlag()==1)	//收到数据
		{
			RxData=Serial_GetRxData();
			Serial_SendByte(RxData);
		}
		OLED_ShowHexNum(2,8,RxData,2);
		//清除标志位

	}
}

Serial.ch

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"


uint8_t Serial_RxData;
uint8_t Serial_RxFlag;

void Serial_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//开启时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	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);	
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);	
	
	USART_InitTypeDef   USART_InitStructure;
	USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;			//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; 	//控制流
	USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Tx |USART_Mode_Rx;		//串口模式要想接收再|
	USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;	//无校验位
	USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;	//停止位1位
	USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;	//数据位8位
	USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
	
	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	NVIC_InitTypeDef	NVIC_InitStructure;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn ;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd= ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
	
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
	
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);			//开启
}


void Serial_SendByte(uint8_t Byte)		//发送一个字节
{
	
	USART_SendData(USART1,Byte);
	while (USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);
	
}

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

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

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

}


int fputc(int ch,FILE *f)
{
	Serial_SendByte(ch);
	return ch;
}

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);
	
}

uint8_t  Serial_GetRxFlag(void)
{
	if(Serial_RxFlag == 1)
	{
		Serial_RxFlag=0;
		return  1;
	}
	return 0;	
}

uint8_t  Serial_GetRxData (void)
{

	return Serial_RxData;
}

void  USART1_IRQHandler(void)
{
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET)
	{
		Serial_RxData=USART_ReceiveData(USART1);
		Serial_RxFlag=1;
		USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
	}

}

现象
在这里插入图片描述

问题

1、只是发送和接收一个字节，如何接收大量数据；

总结

本节课主要学会了如何用串口进行接收和发送，在串口模式可以|起了，发送和接收，然后本次只完成了单字节的接收和发送。

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PlatformIO 只支持以文件夹为单位选择要编译的源文件&#xff0c;不像Keil 或者CMake&#xff0c;可以手动控制每一个源文件。而且默认只会将库的src 文件夹下的源文件全部加入编译。比如&#xff0c;某个库的文件结构如下&#xff1a; libx src include mem| a.c| b.c| c.c…
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dolphinscheduler单机部署链接oracle

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部署成功请给小编一个赞或者收藏激励小编 1、安装准备 JDK版本:1.8或者1.8oracle版本&#xff1a;19Coracle驱动版本&#xff1a;8 2、安装jdk 下载地址&#xff1a;https://www.oracle.com/java/technologies/downloads/#java8 下载后上传到/tmp目录下。 然后执行下面命…
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MongoDB常见面试题总结（上）

MongoDB常见面试题总结（上）

MongoDB 基础 MongoDB 是什么&#xff1f; MongoDB 是一个基于 分布式文件存储 的开源 NoSQL 数据库系统&#xff0c;由 C 编写的。MongoDB 提供了 面向文档 的存储方式&#xff0c;操作起来比较简单和容易&#xff0c;支持“无模式”的数据建模&#xff0c;可以存储比较复杂…
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MATLAB2024a超详细图文安装教程（2025最新版保姆级教程）附安装钥

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目录 前言 一、MATLAB下载 二、MATLAB安装 二、MATLAB启动 前言 MATLAB&#xff08;Matrix Laboratory&#xff09;是由MathWorks公司开发的一款高性能的编程语言和交互式环境&#xff0c;主要用于数值计算、数据分析和算法开发。内置数学函数和工具箱丰富&#xff0c;开发…
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基于 Spring Boot 瑞吉外卖系统开发（二）

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基于 Spring Boot 瑞吉外卖系统开发&#xff08;二&#xff09; 员工登录功能实现 员工登录页面login.html存放在/resources/backend/page/login目录下。 启动项目&#xff0c;在浏览器中通过地址“http://localhost:8080/backend/page/login/login.html”访问员工登录页面。…
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软考系统架构设计师之大数据与人工智能笔记

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一、大数据架构设计 1. 核心概念与挑战 大数据特征&#xff1a;体量大&#xff08;Volume&#xff09;、多样性&#xff08;Variety&#xff09;、高速性&#xff08;Velocity&#xff09;、价值密度低&#xff08;Value&#xff09;。传统数据库问题&#xff1a;数据过载、性…
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146. LRU 缓存 带TTL的LRU缓存实现(拓展)

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LRU缓存 方法一:手动实现双向链表 哈希表 struct Node{int val;int key;Node* prev;Node* next;Node(int a, int b): key(a), val(b), prev(nullptr), next(nullptr) {}Node():key(0), val(0), prev(nullptr), next(nullptr) {} }; class LRUCache { private:Node* removeTai…
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浅层神经网络：全面解析（扩展）

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浅层神经网络&#xff1a;全面解析&#xff08;扩展&#xff09; 前些天发现了一个巨牛的人工智能学习网站&#xff0c;通俗易懂&#xff0c;风趣幽默&#xff0c;可以分享一下给大家。点击跳转到网站。 https://www.captainbed.cn/ccc 一、神经网络架构演进图谱 #mermaid-svg-…
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