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STM32 UART 配置

介绍​

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）是一种常见的串行通信协议，广泛应用于嵌入式系统中。它允许两个设备通过简单的两条线（TX 和 RX）进行全双工通信。STM32 微控制器内置了多个 UART 外设，能够轻松实现串行通信。

在本教程中，我们将学习如何在 STM32 上配置 UART，并通过代码示例展示如何发送和接收数据。

UART 的基本概念​

UART 通信基于以下参数：

  • 波特率（Baud Rate）：通信速度，单位为比特每秒（bps）。
  • 数据位（Data Bits）：每个数据帧的位数，通常为 8 位。
  • 停止位（Stop Bits）：表示数据帧结束的位数，通常为 1 位。
  • 校验位（Parity Bit）：用于错误检测的位，可以是无校验、奇校验或偶校验。

STM32 UART 配置步骤​

1. 启用 UART 外设时钟​

在 STM32 中，首先需要启用 UART 外设的时钟。假设我们使用 UART2，可以通过以下代码启用时钟：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);

2. 配置 GPIO 引脚​

UART 通信需要配置 TX 和 RX 引脚。以 USART2 为例，TX 引脚通常为 PA2，RX 引脚为 PA3。配置代码如下：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_USART2);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource3, GPIO_AF_USART2);

3. 配置 UART 参数​

接下来，我们需要配置 UART 的波特率、数据位、停止位和校验位。以下是一个典型的配置：

USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_Init(USART2, &USART_InitStruct);

USART_Cmd(USART2, ENABLE);

4. 发送和接收数据​

配置完成后，我们可以通过 UART 发送和接收数据。以下是一个简单的发送和接收示例：

// 发送数据
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data) {
    while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
    USART_SendData(USARTx, Data);
}

// 接收数据
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx) {
    while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
    return USART_ReceiveData(USARTx);
}

5. 中断配置（可选）​

为了提高效率，可以使用中断来处理 UART 数据接收。以下是一个简单的中断配置示例：

USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

在中断服务程序中处理接收到的数据：

void USART2_IRQHandler(void) {
    if (USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET) {
        uint16_t data = USART_ReceiveData(USART2);
        // 处理接收到的数据
    }
}

实际应用场景​

1. 与 PC 通信​

UART 常用于 STM32 与 PC 之间的通信。通过 USB 转串口模块，可以将 STM32 的 UART 信号转换为 USB 信号，连接到 PC 上进行调试和数据传输。

2. 与传感器通信​

许多传感器（如 GPS 模块、温度传感器等）通过 UART 与主控芯片通信。通过配置 UART，STM32 可以轻松读取传感器数据。

总结​

在本教程中，我们学习了如何在 STM32 上配置 UART 串行通信。我们从基础概念开始，逐步讲解了 UART 的配置步骤，并提供了代码示例和实际应用场景。通过掌握这些知识，您可以在自己的项目中轻松实现串行通信。

附加资源与练习​

  • 练习 1：尝试修改波特率，观察通信效果的变化。
  • 练习 2：使用中断方式实现 UART 数据接收，并处理接收到的数据。
  • 资源：参考 STM32 官方参考手册，了解更多关于 UART 的高级配置和功能。
提示

在调试 UART 通信时，可以使用串口调试助手（如 PuTTY 或 Tera Term）来查看发送和接收的数据。