蓝桥杯嵌入式开发指南 06 - 串口配置（USART2）

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实例

通过配置串口，将电位器采集到的电压通过串口发送到上位机，将上位机发送的数据显示到下位机。

电路分析



电路上有两个串口，串口 1（PA9,PA10）通过 RS232 接口链接，串口 2（PA2,PA3）通过 USB 接口链接，我们在调试过程中使用的是 USB 连接方式，故我们通常配置串口 2m，直接使用下载线进行串口通讯，不配置串口 1。

工程建立

本次工程在上一次的工程上继续修改，复制上一次的工程作为本次的工程基础。

添加库函数

本例中使用到了串口通讯功能，故要添加以下库函数：

  • stm32f10x_usart.c

初始化串口 2

将 PA2 和 PA3 分别设置为 TX 和 RX 对应的模式，开启串口发送和接收模式，并配置接收中断：

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//传入参数：baudarate：设定波特率（通常为9600或115200）
void USART2_Init(u32 baudrate)
{
    //声明用到的结构体变量
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitSturcture;
    
    //使能对应时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);
    
    //配置中断优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART2_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    //配置发送引脚 TX-PA2 AF_PP
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
    
    //配置接收引脚 RX-PA3 IN_FLOATING
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
    
    //配置2串口
    USART_InitSturcture.USART_BaudRate=baudrate; //设定波特率
    USART_InitSturcture.USART_WordLength=USART_WordLength_8b; //8位数据位
    USART_InitSturcture.USART_StopBits=USART_StopBits_1; //1位停止位
    USART_InitSturcture.USART_Parity=USART_Parity_No; //无奇偶校验
    USART_InitSturcture.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx; //设置位接收和发送模式
    USART_InitSturcture.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; //不使能硬件流控制
    USART_Init(USART2,&USART_InitSturcture); 
    
    //使能串口2
    USART_Cmd(USART2,ENABLE);
   
   //使能串口2接收中断
    USART_ITConfig(USART2,USART_IT_RXNE,ENABLE);
}

发送程序

通过串口 2 将字符串发送到上位机：

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void USART2_SendString(u8 *str)
{
    u8 index=0; //定义索引量
    do
    {
        USART_SendData(USART2,str[index]); //发送索引到的数据
        while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TXE)==0); //等待发送完成
        index++; //索引量++
    }
    while(str[index]!=0); //索引到的字符是否为0
}

发送字符串函数的传入参数为一个指针，在这里填一个数组，即为将数组内的数据逐个逐个发送出去，直到发送完毕，void USART_SendData (USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data); 可以发送一个字节的数据。

接收程序

通过串口 2 接收上位机下发的数据：
定义全局变量如下：

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u8 RX_Buffer[20]; //接收缓存区
u8 RX_Over=0; //接收结束标志
u8 RX_Cnt=0; //接收索引

约定每次接收到回车符 (\r\n) 即为一次数据传输完成，则修改接收中断：

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void USART2_IRQHandler(void)
{
    u8 temp;
    if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE)==SET)
    {
        USART_ClearITPendingBit(USART2,USART_IT_RXNE);
        temp=USART_ReceiveData(USART2);
        if(temp=='\n')
        {
            RX_Cnt=0;
            RX_Over=1;
        }
        else
        {
            RX_Buffer[RX_Cnt]=temp;
            RX_Cnt++;
        }
    }
}

回传和显示数据

实例，给程序添加如下功能：

  • 在 LCD 的第四行显示提示文本：“USART Received:”
  • 在 LCD 的第五行显示接收到的数据，上电时显示：“None.”，字体颜色设置为红色；
  • 设定串口波特率为 115200，并每隔 1 秒通过串口 2 向 PC 发送当前采集到的电压，格式为 “ADC: X.XXV”，每次发送结束均要换行。

定义全局变量：

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u8 USART_Send_Flag=0; //发送时间到达标志位
u8 Send_String[20]; //发送用的字符串

修改定时器中断程序：

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void TIM1_UP_IRQHandler(void)
{
    static u16 cnt=0,adc_cnt=0,usart_cnt=0;
    if(TIM_GetITStatus(TIM1,TIM_IT_Update)==SET) //1ms到
    {
        TIM_ClearITPendingBit(TIM1,TIM_IT_Update); 
        if(++cnt>=50)
        {
            cnt=0; 
            Flag50ms=1; 
            if(++adc_cnt>=10) 
            {
                adc_cnt=0; 
                ADC_Flag=1;	
                if(++usart_cnt>=2)
                {
                    usart_cnt=0;//清空USART计时
                    USART_Send_Flag=1;//1s到
                }
            }
        }
    }
}

修改主程序如下：

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int main(void)
{
    float ADC_Value=0;

    SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);
    Delay_Ms(200);

    STM3210B_LCD_Init();
    LCD_Clear(Black);
    LCD_SetBackColor(Black);
    Timer1_Init();
    LED_Init();
    Key_Init();
    ADC1_Init();

    //初始化USART2波特率为115200
    USART2_Init(115200);

    LCD_SetTextColor(White);
    LCD_DisplayStringLine(Line1,(u8*)" Welcome!");
    //显示提示符
    LCD_DisplayStringLine(Line4,(u8*)" USART Received:");
    LCD_DisplayStringLine(Line5,(u8*)" None.");
    while(1)
    {
        if(Flag50ms)
        {
            Flag50ms=0;
            Key_Scan();
        }
        sprintf((char*)Display_String," LED1-I/O:%d",L1_Status);
        LCD_SetTextColor(Blue);
        LCD_DisplayStringLine(Line2,Display_String);

        if(ADC_Flag)
        {
            ADC_Flag=0;
            ADC_Value=ADC_Get(8)*3.3/4096; 
            sprintf((char*)Display_String," ADC:%.2fV",ADC_Value); 
            LCD_SetTextColor(Green);
            LCD_DisplayStringLine(Line3,Display_String); 
        }

        //串口发送
        if(USART_Send_Flag)
        {
            USART_Send_Flag=0;
            sprintf((char*)Send_String,"ADC:%.2fV\r\n",ADC_Value); 
            USART2_SendString(Send_String);
        }

        //串口接收后显示
        if(RX_Over)
        {
            RX_Over=0;
            LCD_DisplayStringLine(Line5,RX_Buffer);
        }
    }    
}

下载测试

使用串口助手软件进行调试，设置好对应的参数，然后打开串口，可以看到接收区能够顺利接收到采集到的电压数据，通过串口下发数据，开发板能够正常显示接收到的数据。

优化改进


下载后发现在接收到的数据显示上，多了一个未能够正确识别的字符，其实这个字符就是之前约定的结束标志换行符，若要取消换行符的显示，可以对串口接收程序做如下修改：

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void USART2_IRQHandler(void)
{
    u8 temp;
    if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE)==SET)
    {
        USART_ClearITPendingBit(USART2,USART_IT_RXNE);
        temp=USART_ReceiveData(USART2);
        if(temp=='\n')
        {
            //检测到传输完成后，将回车换行符的'\r'替换为'\0'
            RX_Buffer[RX_Cnt-1]='\0'; 
            RX_Cnt=0;
            RX_Over=1;
        }
        else
        {
            RX_Buffer[RX_Cnt]=temp;
            RX_Cnt++;
        }
    }
}
改进后能够正常显示： ![](https://i.loli.net/2021/01/19/eNxB7VarmTtfHdi.png) 为什么做如上修改可以使后续的字符不予显示？ 
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void LCD_DisplayStringLine(u8 Line, u8 \*ptr)
{
	u32 i = 0;
	u16 refcolumn = 319;//319;

	while ((\*ptr != 0) && (i < 20))	 //	20
	{
		LCD_DisplayChar(Line, refcolumn, *ptr);
		refcolumn -= 16;
		ptr++;
		i++;
	}
}
在调用程序 LCD_DisplayStringLine 对字符串进行显示时，其显示程序也是做的单字节发送显示，当指针为 0 或者字符串长度超出 20 时，停止显示，故将回车换行的 '\r' 改为 '\0' 即可隐藏后续内容。