UART/USART串口通信二：实验

淡淡的烟草味﹌ 2023-02-23 03:36 164阅读 0赞

### 三大实验 ###

*  前言
 *  1.单片机给上位机发送数据，上位机打印出来数据
 *   *  1.1 硬件设计
     *  1.2 软件设计
 *  2.电脑上位机给单片机发数据，单片机接收到数据之后立马发回给电脑，并打印出来
 *   *  2.1 硬件设计
     *  2.2 软件设计
 *  3.电脑给单片机发命令，用于控制开发板上的RGB灯。
 *   *  3.1 硬件设计
     *  3.2 软件设计
 *  总结：库函数开发STM外设的一般原理

# 前言 #

理论部分完了，接下来就是实验。  
有下面三个实验  
电脑使用到了串口调试助手。网上可以搞到很多。

# 1.单片机给上位机发送数据，上位机打印出来数据 #

## 1.1 硬件设计 ##

为利用 USART 实现开发板与电脑通信，需要用到一个 USB 转 USART 的 IC，我们选择 CH340G 芯片来实现这个功能， CH340G 是一个 USB 总线的转接芯片，实现 USB 转USART、 USB 转 lrDA 红外或者 USB 转打印机接口，我们使用其 USB 转 USART 功能。

将 CH340G 的 TXD 引脚与 USART1 的 RX 引脚连接， CH340G 的 RXD 引脚与USART1 的 TX 引脚连接。 CH340G 芯片集成在开发板上，其地线(GND)已与控制器的GND 连通。\\使用时电脑上记得安装CH340驱动

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JzcWV0dW8_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## 1.2 软件设计 ##

编程要点：  
1-初始化串口需要用到的GPIO  
2-初始化串口，USART\_InitTypeDef  
3-使能串口  
4-编写发送和接收函数  
5-编写中断服务函数

//1-初始化串口需要用到的GPIO
    void GPIO_Config(void)
    {
        
    	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    	// 打开串口 GPIO 的时钟
      USART_GPIO_APBxClkCmd(USART_GPIO_CLK, ENABLE);
    	
    	// 将 USART Tx 的 GPIO 配置为推挽复用模式
      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USART_TX_GPIO_PIN;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      GPIO_Init(USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    	
    	// 将 USART Rx 的 GPIO 配置为浮空输入模式
      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = USART_RX_GPIO_PIN;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
      GPIO_Init(USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
    	
    }
    
    
    //2-初始化串口，USART_InitTypeDef
    void USART_Config(void)
    {
        
    	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    	// 打开串口外设的时钟
      USART_APBxClkCmd(USART_CLK, ENABLE);
    	
    	// 配置串口的工作参数
      // 配置波特率
      USART_InitStructure.USART_BaudRate = USART_BAUDRATE;
      // 配置 针数据字长 8位
      USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
      // 配置停止位  1位
      USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    	// 配置校验位 没有
      USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
      // 配置硬件流控制  没有
      USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl =
      USART_HardwareFlowControl_None;
      // 配置工作模式，收发一起
      USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
      // 完成串口的初始化配置
      USART_Init(USARTx, &USART_InitStructure);
    	
    	// 使能串口接收中断
    	USART_ITConfig(USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);	
    	// 使能串口
      USART_Cmd(USARTx, ENABLE);
    }
    
    
    //初始化
    void USART_Configuration(void)
    {
        
    	GPIO_Config();
    	USART_Config();
    	//NVIC_Configuration();
    }

下面有一些发送数据的函数

/* 发送一个字节 */
    void Usart_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t data)
    {
        
    	USART_SendData(pUSARTx, data);
    	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET );
    }
    
    /* 发送两个字节的数据 */
    void Usart_SendHalfWord(USART_TypeDef* pUSARTx, uint16_t data)
    {
        
    	uint8_t temp_h,temp_l;
    	
    	temp_h = (data&0xff00) >> 8 ;
    	temp_l = data&0xff;
    	
    	USART_SendData(pUSARTx, temp_h);
    	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET );
    	
    	USART_SendData(pUSARTx, temp_l);
    	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET );
    }
    
    /* 发送8位数据的数组 */
    void Usart_SendArray(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t *array,uint8_t num)
    {
        
    	uint8_t i;
    	for( i=0; i<num; i++ )
      {
        
    		Usart_SendByte(pUSARTx, array[i]);
    	}
    	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) == RESET );
    }
    
    /* 发送字符串 */
    void Usart_SendStr(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t *str)
    {
        
    	uint8_t i=0;
    	do
      {
        
    		Usart_SendByte(pUSARTx, *(str+i));
    		i++;
    	}while(*(str+i) != '\0');
    	while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TC) == RESET );
    }
    
    
    
    
    
    ///重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
    int fputc(int ch, FILE *f)
    {
        
    		/* 发送一个字节数据到串口 */
    		USART_SendData(USARTx, (uint8_t) ch);
    		
    		/* 等待发送完毕 */
    		while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);		
    	
    		return (ch);
    }
    
    ///重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数
    int fgetc(FILE *f)
    {
        
    		/* 等待串口输入数据 */
    		while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
    
    		return (int)USART_ReceiveData(USARTx);
    }

main.c

#include "stm32f10x.h"   // 相当于51单片机中的  #include <reg51.h>
    #include "bsp_usart.h"
    
    int main(void)
    {
        
    	USART_Configuration();
    	// 来到这里的时候，系统的时钟已经被配置成72M。
    	
    	//uint8_t a[10]={100,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    		
      //	Usart_SendByte(DEBUG_USARTx,'A');
      //	Usart_SendHalfWord(DEBUG_USARTx, 0xff56);
      //	
      //	Usart_SendArray(DEBUG_USARTx, a,10);
      //	Usart_SendStr(DEBUG_USARTx, "欢迎使用秉火STM32F103开发板 \n");
    	printf("串口printf函数测试/n");
    	
    	while (1)
    	{
        
    		
    	}
    }

# 2.电脑上位机给单片机发数据，单片机接收到数据之后立马发回给电脑，并打印出来 #

## 2.1 硬件设计 ##

与实验一的硬件设计相同

## 2.2 软件设计 ##

相比较实验一多了中断初始化和中断服务程序  
编程要点：  
1-初始化串口需要用到的GPIO  
2-初始化串口，USART\_InitTypeDef  
3-中断配置（接收中断，中断优先级）  
4-使能串口  
5-编写发送和接收函数  
6-编写中断服务函数

//3-中断配置（接收中断，中断优先级）
    static void NVIC_Configuration(void)
    {
        
      NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
      
      /* 嵌套向量中i断控制器组选择 */
      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
      
      /* 配置USART为中断源 */
      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART_IRQ;
      /* 抢断优先级*/
      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
      /* 子优先级 */
      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
      /* 使能中断 */
      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
      /* 初始化配置NVIC */
      NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    }

中断服务函数：

void DEBUG_USART_IRQHandler(void)
    {
        
    		uint8_t ucTemp;
    		if (USART_GetITStatus(USARTx,USART_IT_RXNE)!=RESET) 
    			{
        
    		     ucTemp = USART_ReceiveData( USARTx );
    		     USART_SendData(USARTx,ucTemp);
           }
    }

# 3.电脑给单片机发命令，用于控制开发板上的RGB灯。 #

## 3.1 硬件设计 ##

由于要控制一个RGB灯，会添加一个灯的硬件设计

## 3.2 软件设计 ##

在前两个程序里加了一段：

#include "stm32f10x.h"   // 相当于51单片机中的  #include <reg51.h>
    #include "bsp_usart.h"
    #include "bsp_led.h"
    
    int main(void)
    {
        	
    	uint8_t ch;
    	USART_Configuration();
    	LED_GPIO_Config();
    	
    	printf( "这是一个串口控制RGB灯的程序\n" );
    	printf( "传送R：红灯亮\n" );
    	printf( "传送G：绿灯亮\n" );
    	printf( "传送B：红灯亮\n" );
    	printf( "传送Y：黄灯亮\n" );
    	printf( "传送P：紫灯亮\n" );
    	printf( "传送C：青灯亮\n" );
    	printf( "传送W：白灯亮\n" );
      printf( "---------------------------- \n" );
     
    	while (1)
    	{
        
    		ch = getchar();
    	  printf( "传送 = %c\n",ch );
    		
    		switch(ch)
       {
        
    			case 'R': LED_RED;
    				break;
    		 
    			case 'G': LED_GREEN;
    			  break;
    		 
    			case 'B': LED_BLUE;
    			  break;
    		 
    			case 'Y':LED_YELLOW;
    		    break;
    		 
    			case 'P':LED_PURPLE;
    		    break;
    		 
    		 case 'C':LED_CYAN;
    		    break;
    		 
    		 case 'W':LED_WHITE;
    		    break;
    		 
    			default: LED_RGBOFF;
    		    break;
    		 
    		 
    	 }
    	}
    }

# 总结：库函数开发STM外设的一般原理 #

一般步骤：![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JzcWV0dW8_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JzcWV0dW8_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020070419353599.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JzcWV0dW8=,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JzcWV0dW8_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200704195040319.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JzcWV0dW8=,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center