通信的基本概念

         51 单片机不仅可以实现串口通信，还可以通过 IO 口模拟实现多种其他通信，比如 SPI、IIC 等。

         通信的方式可以分为不同类型，按数据传送方式可分为串行通信和并行通信。按通信的数据同步方式可分为异步通信和同步通信。按照数据的传输方向又可分为单工通信、半双工通信和全双工通信。简单介绍一下这几种通信方式。

 串行通信与并行通信

   串行通信

         串行通信是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度，只需几条数据线便可实现在系统之间交换信息。如下图所示

         特点：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。

   并行通信

         并行通信通常是将 “数据字节的各位（一字节8位）” 用多条数据线同时进行传送，通常是 8 位、16 位、32 位等数据一起传输。如下图所示：

         特点：控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高 ，且同时接收各“位”存在困难，抗干扰能力差。

 异步通信与同步通信

   异步通信

        异步通信是指 “通信的发送与接收设备” 使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。为使双方的收发协调，要求发送和接收设备的时钟尽可能一致。

        异步通信是以字符（构成的帧）为单位进行传输，字符与字符之间的间隙（时间间隔）是任意的，但每个字符中的各个位是以 “固定的时间（位间隔）” 传送的。即，字符之间不一定有 “位间隔” 的整数倍的关系，但字符内的各个位之间的距离均为  “位间隔”  的整数倍。如下图所示：

          异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，成本低，但每个字符要附加 2～3 位用于起止位，各帧之间还有空闲，因此传输效率不高。 

   同步通信

        同步通信时，要建立 “发送方时钟” 对 “接收方时钟” 的直接控制，使双方达到完全同步。此时，传输数据的位之间的距离均为  “位间隔”  的整数倍，同时传送的字符间不留间隙，即保持位同步关系，也保持字符同步关系。发送方对接收方的同步可以通过两种方法实现。如下图所示：

  单工、半双工与全双工通信

   单工通信

        单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。如下图所示：

 

   半双工通信

        半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。如下图所示：

   全双工通信

        全双工是指数据可以同时进行双向传输。如下图所示：

通信速率

        通信速率，通常以“比特率”(Bit Rate)来表示。比特率是每秒传输二进制代码的位数，单位是：位／秒（ bps）。如每秒钟传送 100 个字符，每个字符格式包含 10 位(1 个起始位、1 个停止位、 8 个数据位)，此时比特率为： bps。

        后面会遇到一个“波特率”的概念，表示每秒传输了多少个码元。码元是通信信号调制的概念，通信中常用 “时间间隔相同的符号” 来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为（二进制）码元。比如用 0V 表示数字 0，5V 表示数字 1，那么一个码元可以表示两种状态 0 和 1，所以一个码元等于一个二进制比特位（比特位即bit，是计算机最小的存储单位。以0或1来表示比特位的值。），此时波特率的大小与比特率一致(因为传输的都是二进制位)；如果在通信传输中，有 0V、 2V、 4V 以及 6V 分别表示二进制数 00、 01、 10、 11，那么每个码元可以表示四种状态，即两个二进制比特位，所以码元数是二进制比特位数的一半，这个时候的波特率为比特率的一半。由于很多常见的通信中一个码元都是表示两种状态， 所以常常直接以波特率来表示比特率。

串口通信简介

        串口通信(Serial Communication)，是指外设和计算机间通过数据信号线、 地线等按位进行传输数据的一种通信方式，属于串行通信方式。串口是一种接口标准，规定了接口的电气标准，没有规定接口插件电缆以及使用的协议。

  接口标准

        串口通信常用的的接口标准是 RS-232 和 RS-485。RS-232 其是 RS-232C 的改进，原理一样。以 RS-232C 接口为例：

        RS-232C 定义了数据终端设备（DTE：Data Terminal Equipment）与数据通信设备（DCE：Distributed Computing Environment）之间的物理接口标准，规定使用 25 针连接器，简称 DB25，连接器的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义，如下图所示：

          RS-232C 还有一种 9 针的非标准连接器接口，简称 DB9。大部分串口通信都是 DB9 接口。DB25 和 DB9 接头有公头和母头之分，其中带针状的接头是公头，而带孔状的接头是母头。9 针串口线的外观图如下图所示：

         管脚的功能说明如下所示（注：插针序号（）内为9针非标准连接器的引脚号）：

RS-232C标准接口主要引脚定义

插针序号	名称	说明	信号方向
1	PGND	接地保护
2（3）	TXD	传送数据（串行输出）	DTE←DCE
3（2）	RXD	接收数据（串行输入）	DTE→DCE
4（7）	RTS	请求发送	DTE→DCE
5（8）	CTS	允许发送	DTE←DCE
6（6）	DSR	DCE就绪（数据建立就绪）	DTE←DCE
7（5）	SGND	信号接地
8（1）	DCD	载波检测	DTE←DCE
20（4）	DTR	DTE就绪（数据终端准备就绪）	DTE→DCE
22（9）	RL	振铃提示	DTE←DCE

         RS-232C 对逻辑电平也做了规定，如下：

         在 TXD 和 RXD 数据线上：

• 逻辑 1 为-3~-15V 的电压 
• 逻辑 0 为 3~15V 的电压

         在 RTS、CTS、DSR、DTR 和 DCD 等控制线上：

• 信号有效（ ON 状态） 为 3~15V 的电压
• 信号无效（ OFF 状态） 为-3~-15V 的电压

         由此可见，RS-232C 是用正负电压来表示逻辑状态，与晶体管-晶体管逻辑集成电路（TTL）以高低电平表示逻辑状态的规定正好相反。51 单片机使用的是 TTL 电平，所以要实现 51 单片机与计算机的串口通信，需要进行 TTL 与 RS-232C 电平转换。通常使用的电平转换芯片是 MAX232。

         在串口通信中通常 PC 机的 DB9 为公头，单片机上使用的串口 DB9 为母头， 通过一根直通串口线进行相连。在 9 针串口线实物图即为直通型串口线，串口线 母头连接计算机 DB9 的公头，串口线公头连接单片机上使用的 DB9 母头，这样就是将 2、3、5 管脚直接相连。如果要实现两台计算机串口通信， 那么就需要一根交叉串口线，将 2 对 3、3 对 2、5 对 5 连接，交叉串口线一 般两头都是母头。

          串口通信中还需要注意的是，串口数据收发线要交叉连接，计算机的 TXD 要对应单片机的 RXD，计算机的 RXD 要对应单片机的 TXD，并且共 GND，如下图：

通信协议

          RS232 的通信协议比较简单，通常遵循 96-N-8-1 格式。

          “96”表示的是通信波特率为 9600。串口通信中，通常使用的是异步串口通信，即没有时钟线，所以两个设备要通信，必须要保持一致的波特率。波特率常用值还有 4800、 115200 等。

          “N”表示的是无校验位，由于串口通信相对更容易受到外部干扰导致传输数据出现偏差，可以在传输过程加上校验位来解决这个问题。校验方法有奇校验 (odd)、偶校验(even)、0 校验(space)、1 校验(mark)以及无校验(noparity)。 

          “8”表示的是数据位数为 8 位，其数据格式在前面介绍异步通信中已讲过。 数据位数还可以为 5、6、7 位长度。

          “1”表示的是 1 位停止位，串口通讯的一个数据包从起始信号开始，直到停止信号结束。数据包的起始信号由一个逻辑 0 的数据位表示，而数据包的停止信号可由 0.5、1、1.5 或 2 个逻辑 1 的数据位表示，只要双方约定一致即可。      

串口内部结构

          图中的 TXD 和 RXD 为单片机 IO 口，TXD 对应 P3.1 管脚，RXD 对应P3.0 管脚。

串口相关寄存器

串口控制寄存器 SCON

位	7	6	5	4	3	2	1	0
字节地址:98H	SM0	SM1	SM2	REN	TB8	RB8	T1	RL

          SM0 和 SM1 为工作方式选择位： 

串口行的工作方式

SM0	SM1	方式	说明	波特率
0	0	0	移位寄存器	Fosc/12
0	1	1	10位异步收发器（8位数据）	可变
1	0	2	11位异步收发器（9位数据）	Fosc/12或Fosc/32
1	1	3	11位异步收发器（9位数据）	可变

          SM2：多机通信控制位，主要用于方式 2 和方式 3。当 SM2=1 时可以利用收到的 RB8 来控制是否激活 RI（RB8＝0 时，不激活 RI，收到的信息丢弃；RB8＝1 时，收到的数据进入 SBUF，并激活 RI，进而在中断服务中将数据从 SBUF 读走）。当 SM2=0 时，不论收到的 RB8 为 0 和 1，均可以使收到的数据进入 SBUF，并激活 RI （即此时 RB8 不具有控制 RI 激活的功能）。通过控制 SM2，可以实现多机通信。

          REN：允许串行接收位。由软件置 REN=1，则启动串行口接收数据；若软件置 REN=0，则禁止接收。

          TB8：在方式 2 或方式 3 中，是发送数据的第 9 位，可以用软件规定其作用。 可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧/数据帧的标志位。 在方式 0 和方式 1 中，该位未用到。

          RB8：在方式 2 或方式 3 中，是接收到数据的第 9 位，作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的标志位。在方式 1 时，若 SM2=0，则 RB8 是接收到的停止位。

          TI：发送中断标志位。在方式 0 时，当串行发送第 8 位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件使 TI 置 1，向 CPU 发中断申请。 在中断服务程序中，必须用软件将其清 0，取消此中断申请。

          RI：接收中断标志位。在方式 0 时，当串行接收第 8 位数据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使 RI 置 1，向 CPU 发中断申请。 也必须在中断服务程序中，用软件将其清 0，取消此中断申请。

电源控制寄存器 PCON

位	7	6	5	4	3	2	1	0
字节地址:97H	SM0D

          SMOD：波特率倍增位。在串口方式 1、方式 2、方式 3 时，波特率与 SMOD 有关，当 SMOD=1 时，波特率提高一倍。复位时，SMOD=0。

串口工作方式

方式 0

          方式 0 时，串行口为同步移位寄存器的输入输出方式。主要用于扩展并行输入或输出口。数据由 RXD（P3.0）引脚输入或输出，同步移位脉冲由 TXD（P3.1）引脚输出。发送和接收均为 8 位数据，低位在先，高位在后。波特率固定为 fosc/12。对应的输入输出时序图如下所示：

          方式 0 输出:

           方式 0 输入:

方式 1

           方式 1 是 10 位数据的异步通信口。TXD 为数据发送引脚，RXD 为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如下所示。

            其中 1 位起始位，8 位数据位，1 位停止位。对应的输入输出时序图如下所示：

          方式 1 输出：

          方式 1 输入：

          用软件置 REN 为 1 时，接收器以所选择波特率的 16 倍速率采样 RXD 引脚电平，检测到 RXD 引脚输入电平发生负跳变时，则说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。接收过程中，数据从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路进行最后一次移位。当 RI=0，且 SM2=0（或接收到的停止位为 1）时，将接收到的 9 位数据的前 8 位数据装入接收 SBUF，第 9 位（停止位）进入 RB8，并置 RI=1，向 CPU 请求中断。

方式 2 和方式 3

          方式 2 或方式 3 时，为 11 位数据的异步通信口。TXD 为数据发送引脚，RXD 为数据接收引脚。其数据格式如下所示：

           对应的输入输出时序图如下所示：

          方式 2、方式 3 输出:

          发送开始时，先把起始位0输出到 TXD 引脚，然后发送移位寄存器的输出位 （D0）到 TXD 引脚。每一个移位脉冲都使输出移位寄存器的各位右移一位，并由 TXD 引脚输出。第一次移位时，停止位“1”移入输出移位寄存器的第 9 位上，以后每次移位，左边都移入 0。当停止位移至输出位时，左边其余位全为 0，检测电路检测到这一条件时，使控制电路进行最后一次移位，并置 TI=1，向 CPU 请求中断。

          方式 2、方式 3 输入:

          接收时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起始位 0 移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。当 RI=0，且 SM2=0（或接收到的第 9 位数据为 1）时， 接收到的数据装入接收缓冲器 SBUF 和 RB8（接收数据的第 9 位），置 RI=1，向 CPU 请求中断。如果条件不满足，则数据丢失，且不置位 RI，继续搜索 RXD 引脚 的负跳变。

串口的使用方法

计算波特率

          几种方式下波特率的计算公式：

方式 0 的波特率 :  fosc/12

方式 1 的波特率 :（/32）·（T1 溢出率）

方式 2 的波特率 :（/64）· fosc

方式 3 的波特率 :（/32）·（T1 溢出率）

          其中 T1 溢出率 = fosc /{12×[256 －(TH1)]}.

串口初始化步骤

          使用串口，可以按照以下几个步骤配置。

1. 确定 T1 的工作方式（TMOD 寄存器）
2. 确定串口工作方式（SCON 寄存器）
3. 计算 T1 的初值（设定波特率），装载 TH1、TL1
4. 启动 T1（TCON 中的 TR1 位）
5. 如果使用中断，需开启串口中断控制位（IE 寄存器）

          例如：设置串口为工作方式 1、波特率为 9600、波特率加倍、使用中断。其配置程序如下：

void uart_init(u8 baud)
{
TMOD|=0X20; //设置计数器工作方式 2
SCON=0X50; //设置串口为工作方式 1
PCON=0X80; //波特率加倍
TH1=baud; //计数器初始值设置
TL1=baud;
ES=1; //打开接收中断
EA=1; //打开总中断
TR1=1; //打开计数器
}

硬件部分

        USB 转 TTL 模块:

        由上图可以看出，通过 CH340 芯片把 51 单片机的串口与 PC 机的 USB 口 进行连接，不仅可以实现程序的烧入，还可实现串口通信功能。根据前面介绍， 串口通信需将数据收发管脚交叉连接，所以可以看到在 CH340 芯片的 2 和 3 脚 已做处理。电路中其他部分是自动下载电路部分，目的是控制单片机的电源，无需冷启动。使用 USB 转串口芯片，免去了一根串口线，使用普通 USB 数据线（支持安卓手机数据线）就可以进行串口通信。

         从上图中可以看到 CH340 的 2、3 脚串口并非直接连接到单片机串口，而是连接在 J39 和 J44 端子上，这样就把 CH340 的串口与单片机串口独立出来。 使用黄色跳线帽将 J39 和 J44 端子的 2、3 短接，那么 CH340 串口与单 片机串口是连接一起的，此时即可实现程序的下载或串口通信。

        使用黄色跳线帽将 J39 和 J44 端子的 3、4 短接，那么 RS232 模块串口与单片机串口是连接 一起的，此时可通过 RS232 模块下载程序或串口通信。

 软件部分 

        实验代码比较简单，首先定义了串口通信中断配置函数 uart_init，该函数有一个入口参数 baud，该值可改变通信波特率。该函数的实现即是按照前面介绍的串口配置步骤。最后进入 while 循环，在循环体内不执行任何功能程序。如果发生接收中断，即会进入串口中断执行，执行完后回到主函数内继续运行，如此循环。

#include "reg52.h"
typedef unsigned int u16;//对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;

void uart_init(u8 baud)
{
	TMOD|=0X20; //设置计数器工作方式 2
	SCON=0X50; //设置为工作方式 1
	PCON=0X80; //波特率加倍
	TH1=baud; //计数器初始值设置
	TL1=baud;
	ES=1; //打开接收中断
	EA=1; //打开总中断
	TR1=1; //打开计数器
}

void main()
{
	uart_init(0XFA);//波特率为 9600
	while(1)
	{

	}
}

void uart() interrupt 4 //串口通信中断函数
{
	u8 rec_data;
	RI = 0; //清除接收中断标志位
	rec_data=SBUF; //存储接收到的数据
	SBUF=rec_data; //将接收到的数据放入到发送寄存器
	while(!TI); //等待发送数据完成
	TI=0; //清除发送完成标志位
}

现象 

        使用 USB 线将开发板和电脑连接成功后（电脑能识别开发板上 CH340 串口）， 把编译后产生的.hex 文件烧入到芯片内，实现现象如下：当串口助手发送数据 给单片机，单片机原封不动转发给串口助手显示。

 

​ 自律 学习 坚强 ，拒绝迷茫。

作者：行走的皮卡丘

时间：2021/4/4

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一、 实验目的

• 1、 掌握STM32串口通信原理。

• 2、 学习编程实现STM32的UART通信。

二、 实验设备

硬件：

​ PC机 一台

​ STM32开发板 一套

软件：

​ MDK V4.0 一套

​ Windows 7 一套

​ 调试助手 一套

三、 实验原理

3.1、状态寄存器USART_SR及函数

第5、6位 RXNE 和TC

• RXNE（读数据寄存器非空），当该位被置1的时候，就是提示已经有数据被接收到了，并且可以读出来了。

• TC（发送完成），当该位被置位的时候，表示USART_DR内的数据已经被发送完成了。

在固件库函数里面，读取串口状态的函数是：

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx,  uint16_t  USART_FLAG )；

这个函数的第二个入口参数非常关键，它是标示我们要查看串口的哪种状态，比如上面讲解的RXNE(读数据寄存器非空)以及TC(发送完成)。

例如：要判断读寄存器是否非空(RXNE)，操作库函数的方法是：

USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE);

要判断发送是否完成(TC)，操作库函数的方法是：

USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC);

3.2、USATR1 发送一个字节

/****************************************************************

USATR1 发送一个字节

功能：发送一个字节的数据

入口参数：发送到数据

出口参数：无

*****************************************************************/
void Send_OneByte(uint8_t onebyte)
{
	while(RESET == USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC));//等待发送完毕
 		USART_SendData(USART1, onebyte);	
}

3.3、接收一个字节的数据

/****************************************************************

功能：接收一个字节的数据

入口参数：无

出口参数：返回收到的数据

*****************************************************************/
uint8 rxdata;//存储收到的数据

uint8 Receive_OneByte(void)
{
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE)!= RESET)//串口收到数据
	{
        rxdata = USART_ReceiveData(USART1);
    }
	return rxdata;
}

3.4、串口编程为如下步骤：

//1) 串口时钟使能， GPIO 时钟使能
//配置时钟，由于使用串口是在复用IO口，需要打开串口时钟和相应的IO口时钟。

//2) GPIO 端口模式设置
//串口相应的IO口需要配置，输出口配置成复用推挽输出，输出速度根据需要配置，输入口配置为悬空输入。
    
//3) 串口参数初始化，使能串口。（***\*串口调试助手 与之一致\**** ）

 USART_InitTypeDef   USART_InitStructure;  
 USART_InitStructure.USART_BaudRate = ***\*115200\****;  //波特率
 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//8位  
 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;  //1位停止位
 USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;  //无奇偶校验位
 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;  //无硬件数据流控制  
 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;  

 //收发模式 
 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure );  //初始化串口1
 //USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启接收中断。若无中断，该项不需要
 USART_Cmd(USART1, ENABLE);           //使能串口1 

//4) 初始化 NVIC且开启中断（若开启中断才需要该步骤）
  NVIC_InitTypeDef   NVIC_InitStructure;  
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;  
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0)
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0 ;
  //抢占优先级0，级别可自己设定 ，下面的子优先级可自定

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;    //子优先级2  
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  
  //IRQ通道使能  
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器  
 //5) 编写中断处理函数 （有中断才需要该步骤）

四、实验内容

1、用STM32设计一个与计算机进行串口通讯的实验。STM32向PC发送 123ABC ，用串口调试助手 显示出来，用查询方式完成。

2、用STM32设计一个与计算机进行串口通讯的实验。PC向STM32发送 456789 ，STM32接收后，将 每位数值+3 发送给PC,用 串口调试助手显示出来，用中断方式完成。

3、用STM32设计一个与计算机进行串口通讯的实验，利用PC控制LED的亮灭。

• 1）PC向STM32发送 A ,控制LED1，LED2，LED3同时亮灭，间隔时间0.5S，同时在 串口调试助手显示LED1，LED2，LED3同时亮灭”。

• 2）PC向STM32发送 B ,控制LED1，LED2，LED3正向流水亮灭，间隔时间1S，同时在串口调试助手显示LED1，LED2，LED3正向流水亮灭”。

• 3）PC向STM32发送 C ,控制LED1，LED2，LED3反向流水亮灭，间隔时间2S，同时在 串口调试助手显示LED1，LED2，LED3反向流水亮灭”。

4、利用定时器结合串口实现 电子时钟的功能。功能如下：

• 1）定时器完成 1S 的定时。

• 2）串口调试助手*上显示时间，格式参考如下 12：34：56 ，每秒递增。串口调试助手每2秒刷新一次。

③在LCD上显示时间，格式参考如下 12：34：56 ，每秒递增。例程可参考 FSMC-液晶显示-英文的配套例程。

4.1、用STM32设计一个与计算机进行串口通讯的实验。STM32向PC发送 123ABC，用串口调试助手显示出来，查询方式完成。(代码：实验4-1)

usart.c函数

#include "sys.h"
#include "usart.h"	  
 
#pragma import(__use_no_semihosting)             
//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE 
{ 
	int handle; 

}; 

FILE __stdout;       
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式    
void _sys_exit(int x) 
{ 
	x = x; 
} 
//重定义fputc函数 
int fputc(int ch, FILE *f)
{      
	while((USART1->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕   
    USART1->DR = (u8) ch;      
	return ch;
}

//串口1中断服务程序
//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误   	
u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];     //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收状态
//bit15，	接收完成标志
//bit14，	接收到0x0d
//bit13~0，	接收到的有效字节数目
u16 USART_RX_STA=0;       //接收状态标记	  
  
void uart_init(u32 bound){
  //GPIO端口设置
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//使能USART1，GPIOA时钟
  
	//USART1_TX   GPIOA.9
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//复用推挽输出
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9
   
  //USART1_RX	  GPIOA.10初始化
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10  

  //Usart1 NVIC 配置
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//子优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化VIC寄存器
  
   //USART 初始化设置

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收发模式

  USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1 

}

void USART1_IRQHandler(void)                	//串口1中断服务程序
	{
	u8 Res;
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
		{
		Res =USART_ReceiveData(USART1);	//读取接收到的数据
		
		if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
			{
			if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
				{
				if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
				else USART_RX_STA|=0x8000;	//接收完成了 
				}
			else //还没收到0X0D
				{	
				if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
				else
					{
					USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
					USART_RX_STA++;
					if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收	  
					}		 
				}
			}   		 
     } 

} 

usart.h函数

#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include "stdio.h"	
#include "sys.h" 

#define USART_REC_LEN  			200  	//定义最大接收字节数 200
#define EN_USART1_RX 			1		//使能（1）/禁止（0）串口1接收
	  	
extern u8  USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.末字节为换行符 
extern u16 USART_RX_STA;         		//接收状态标记	
//如果想串口中断接收，请不要注释以下宏定义
void uart_init(u32 bound);

#endif

main函数

#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"

/**************************************************
* Function       main
* @author        行走的皮卡丘
* @date          2021/4/4
* @brief        
* @param[in]    
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
* TXD PA.9
* RXD PA.10
*************************************************/
 int main(void)
 {		
 	u16 t;  
	u8 data[10]="123ABC";
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
 	while(1)
	{	   
		printf("\r\nSTM32发送的消息为:  ");
		for(t=0;t<sizeof(data);t++)
		{
			USART_SendData(USART1, data[t]);//向串口1发送数据
			while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束
		}
		printf("\r\n");//插入换行
		delay_ms(1000);
	}	 
 }

4.2、用STM32设计一个与计算机进行串口通讯的实验。PC向STM32发送 456789 ，STM32接收后，将 每位数值+3 发送给PC,用 串口调试助手 显示出来，用中断方式完成。（代码：实验4-2）

main函数

#include "sys.h"
#include "usart.h"
/**************************************************
* Function       main
* @author        行走的皮卡丘
* @date          2021/4/4
* @brief        
* @param[in]    
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
* TXD PA.9
* RXD PA.10
*************************************************/

 int main(void)
 {		
	char String[]="0123456789ABCDEFG";
 	u8  i;	 
  u8 data;
	u16 len;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
 	while(1)
	{
		if(USART_RX_STA&0x8000)
		{			
			len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
			USART_RX_BUF[len] = 0;
			printf("\r\n PC发送的消息为:%s\r\n",USART_RX_BUF);
			printf(" STM32发送的消息为:");
			for(i = 0;i < len;i++)
			{
				data=String[ USART_RX_BUF[i] - 48 + 3 ];
				printf("%c",data);
			}
			printf("\r\n");//插入换行
			USART_RX_STA=0;
		}
	}	 
 }

4.2.3、用STM32设计一个与计算机进行串口通讯的实验，利用PC控制LED的亮灭。(代码：实验4-3)

1）PC向STM32发送 A ,控制LED1，LED2，LED3同时亮灭，间隔时间0.5S，同时在 串口调试助手显示LED1，LED2，LED3同时亮灭”。

2）PC向STM32发送 B ,控制LED1，LED2，LED3正向流水亮灭，间隔时间1S，同时在 串口调试助手显示LED1，LED2，LED3正向流水亮灭”。

3）PC向STM32发送 C ,控制LED1，LED2，LED3反向流水亮灭，间隔时间2S，同时在 串口调试助手显示LED1，LED2，LED3反向流水亮灭”。

#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"


/**************************************************
* Function       main
* @author        行走的皮卡丘
* @date          2021/4/4
* @brief        
* @param[in]    
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
* TXD PA.9
* RXD PA.10
*************************************************/

#define LED1 PBout(0)
#define LED2 PCout(4)
#define LED3 PCout(3)

void LED_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStr;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);//   
	
	
	GPIO_InitStr.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽
	GPIO_InitStr.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStr.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStr);  // PB0   LED1
	
	GPIO_InitStr.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4;
	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStr);  // PC4   LED2
	GPIO_InitStr.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3;
	GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStr);  // PC3   LED3

	GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0); 
	GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_4); 
	GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_3); 
}


 int main(void)
 {		
 	u16 i=0;  
	u16 len;	
	u16 data;
	 
	LED_Init();			     //LED端口初始化
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
 	
 	while(1)
	{
	    if(USART_RX_STA&0x8000)  //接收数据
			{
					len = USART_RX_STA&0x3f; 
					for(i = 0;i < len; i++)
					{
						data = USART_RX_BUF[i];
						while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);	
					}
					USART_RX_STA = 0;	
					
					if(data == 'A')
					{
							data = 0;
							printf("LED1，LED2，LED3同时亮灭\r\n");
							LED1=1; LED2=1; LED3=1;
							while(USART_RX_STA==0)
							{
								LED1=~LED1; LED2=~LED2; LED3=~LED3;
								delay_100ms(5);
							}				
					}
					
					if(data == 'B')
					{
							data = 0;
							printf("LED1，LED2，LED3正向流水亮灭\r\n");
							while(USART_RX_STA==0)
							{
								LED1=1; LED2=1; LED3=0;
								delay_100ms(10);
								LED1=1; LED2=0; LED3=1;
								delay_100ms(10);				
								LED1=0; LED2=1; LED3=1;
								delay_100ms(10);				
							}				
					}
					
					if(data == 'C')
					{
							data = 0;
							printf("LED1，LED2，LED3反向流水亮灭\r\n");
							LED1=1; LED2=1; LED3=1;
							while(USART_RX_STA==0)
							{
								LED1=0; LED2=1; LED3=1;
								delay_100ms(20);
								LED1=1; LED2=0; LED3=1;
								delay_100ms(20);				
								LED1=1; LED2=1; LED3=0;
								delay_100ms(20);
							}				
					}				
			}			
	}	 
}

4.4、利用定时器结合串口实现 电子时钟的功能。（代码：实验4-4）

• 定时器完成 1S 的定时。

• 形参设置为arr=9999，psc=7199即可

• 串口调试助手上显示时间，格式参考如下 12：34：56 ，每秒递增。串口调试助手每2秒刷新一次。

• 主函数中的死循环，其中flay在定时器2的中断中累加，即一秒以1累加。

• 在LCD上显示时间，格式参考如下 12：34：56，每秒递增。例程可参考FSMC-液晶显示-英文的配套例程。

main函数

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "lcd.h" 

/**************************************************
* Function       main
* @author        行走的皮卡丘
* @date          2021/4/4
* @brief        
* @param[in]    
* @param[out]    void
* @retval        void
* @par History   无
* TXD PA.9
* RXD PA.10
*************************************************/



 int main(void)
 {		
	ILI9341_Init();
	ILI9341_GramScan( 6 );  //设置默认扫描方向，其中 6 模式为大部分液晶例程的默认显示方向  
	LCD_SetColors(GBLUE,BLACK); 		//设置颜色
	ILI9341_Clear(0,0,LCD_X_LENGTH,LCD_Y_LENGTH);
	LCD_SetFont(&Font16x24);
	LCD_SetTextColor(GREEN);   //设置文本颜色
	 
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(115200);	 //串口初始化为115200
 	LED_Init();			     //LED端口初始化
	TIM2_Int_Init(9999,7199); //一秒一次中断  72 000 000 /7200=10000  10000/10000=1hz 1/1hz=1s
	 
 	while(1)
	{
		if( flay==2 )
		{
			flay = 0;
		  printf("%s\r\n",TimeStr);
		}
		
	}	 
 }

五、实验总结

加油！！！行走的皮卡丘！！！！

实验四代码下载链接