STM32 学习笔记串口

简介

计算机通信的概念

将计算机技术和通信技术相结合，完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。按照数据传输方式的不同，可以分为串行通信和并行通信两类

串行通信：数据逐位传输
并行通信：多位数据同时传输

并行通信的特点

多位数据同时传输，传输控制简单，传输速度快，但是在长距离传输时硬件成本较高。

串行通信的特点

数据逐位传输，传输线少，长距离传输时成本低，但数据的传输控制较复杂。按照实现数据同步的方式，可以分为同步串行和异步串行两种。

同步串行通信的特点

数据传输以数据块（一组字符）为单位，在一个数据块内，字符与字符间无间隔，收发双方依靠独立的时钟线进行信号的同步.适用于大批量的数据传输。

异步串行通信的特点

数据传输以单个字符为单位，字符和字符之间的间隙任意，字符内部每一位持续的时间相同。收发双方没有专门的时钟信号，而是依靠事先约定的字符格式和通信速率来完成通信。

异步串行通信的字符格式

常用字符格式：1位起始位 8位数据位无奇偶校验 1位停止位

异步串行通信的通信速率

波特率

每秒钟传送二进制数码的位数，以bit/s（bps）为单位。

常用的波特率有：9600、19200、38400、57600和115200；
波特率为115200，表示每秒传输115200位，且每一位数据在数据线上持续时间为Tbit = 1/115200 ≈ 8.68us。

异步串行通信的数据接收过程

接收过程由起始位的下降沿启动；
接收端等待8个时钟周期，以便建立一个接近比特周期中间的采样点；
接收端等待16个时钟周期，使其进入第一个数据位周期的中点；
第一个数据位被采样并存储在接收寄存器中；
串口模块在采样第二个数据位之前等待另外16个时钟周期；
重复此过程，直到所有数据位都被采样和存储；
由停止位的上升沿使数据线返回到空闲状态。

三种常用的错误校验方式

奇偶校验

奇校验表示数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和为奇数；偶校验表示数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和为偶数。

代码和校验

发送方将所发数据块求和，产生一个字节的校验字符附加到数据块末尾。接收方采用同样方式进行检测。

循环冗余校验

通过某种数学运算实现有效信息与校验位之间的循环校验，常用于磁盘信息的传输、存储区的完整性校验等。

STM32串口通信

串口收发单元主要利用数据寄存器DR，发送引脚TX，接收引脚RX，以及三个通信状态位TXE、TC和RXNE来完成数据的接收和发送。

STM32H750VBT6的串口引脚

串口号	RX	TX
USART1	PB15	PB14
USART2	PA3	PA2
USART3	PB11	PB10
USART6	PC7	PC6
UART4	PA1	PA0
UART5	PB12	PB13
UART7	PE7	PE8
UART8	PE0	PE1

串口初始化数据类型

STM32H750 微控制器 HAL 库中常用的串口函数：

HAL_UART_Init()：初始化串口设备。

HAL_UART_Transmit()：向串口发送数据。

HAL_UART_Receive()：从串口接收数据。

HAL_UART_Transmit_IT()：启用中断方式向串口发送数据。

HAL_UART_Receive_IT()：启用中断方式从串口接收数据。

HAL_UART_IRQHandle: r串口中断通用处理函数

HAL_UART_TxCpltCallback: 串口发送中断回调函数

HAL_UART_RxCpltCallback: 串口接收中断回调函数

__HAL_UART_ENABLE_IT: 串口中断使能函数

__HAL_UART_GET_FLAG: 串口中断标志查询函数

__HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG : 空闲中断标志清除函数

USART_RX_STA 状态标记变量

从零开始，串口中断接收到一个数据(一个字节)自增1,当数据读取全部OK时候,（也就是回车换行符）,那么USART_RX_STA的最高位置1 表示串口数据全部接收完毕,然后就可以在main函数里处理数据.

uint16_t USART_RX_STA

任务1：非中断发送接收

要求：从PC上发送5个字符到开发板，开发板收到后将字符原样发回到PC。

配置串口

使用USART2：

mode为异步模式，无硬件流控

设置通信参数：波特率115200 8位数据位无奇偶校验 1位停止位使能接收和发送 16倍过采样

代码

//接收数组定义
/* USER CODE BEGIN PM */
uint8_t Buf[10] ;
/* USER CODE END PM */

while (1)
{
  /* USER CODE END WHILE */

  /* USER CODE BEGIN 3 */
  if(HAL_UART_Receive(&huart2,Buf,5,0xffff) == HAL_OK){ // 接收数据
      HAL_UART_Transmit(&huart2,Buf,5,0xffff);//原样发回
  }
}
/* USER CODE END 3 */

程序效果

任务2：中断方式发送接收

其他设置和上面一样

需要打开串口中断

代码

//定义接收区的大小 使用宏定义方便后续更改

/* USER CODE BEGIN PD */
#define BuffSize  7 //接受区大小
/* USER CODE END PD */


//变量声明
/* USER CODE BEGIN PM */
uint8_t Buf[BuffSize] ; //接收区
uint8_t Rx_Flag = 0; // 接收状态定义
/* USER CODE END PM */

// 初始化
/* USER CODE BEGIN 2 */
    HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t*)"Hello word\r\n",sizeof ("Hello word\r\n"),0xffff);//单片机上电初始化 输出Helo word

    HAL_UART_Receive_IT(&huart2,(uint8_t*)Buf,BuffSize);//使能串口接收中断
  /* USER CODE END 2 */
  
  
 //主函数
   /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    if(Rx_Flag == 1){
        Rx_Flag =0;
        HAL_UART_Receive_IT(&huart2,(uint8_t*)"Input data:\r\n",sizeof ("Input data:\r\n"));
        HAL_UART_Transmit_IT(&huart2,Buf,BuffSize);

    }
  }
  /* USER CODE END 3 */
}


//接收回调函数
/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart){
    if(huart->Instance == USART2){
        Rx_Flag = 1;
        HAL_UART_Receive_IT(&huart2,Buf,BuffSize);
    }
}
/* USER CODE END 4 */