5. 串口

📌 本节学习目标
  • 了解 USART 串行通信的基本原理
  • 掌握 STM32 USART 的配置方法
  • 学会使用轮询和中断方式收发数据
  • 掌握 printf 重定向到串口的方法

5.1 USART 简介

USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)是 STM32 的通用同步/异步收发器。STM32F103C8T6 有 3 个 USART(USART1、USART2、USART3)。

5.2 USART 主要特征

  • 全双工双向通信
  • 可编程数据字长度(8 位或 9 位)
  • 可配置停止位(0.5、1、1.5、2 位)
  • 硬件流控制(CTS/RTS)
  • 支持同步模式(SPI 模式)
  • 支持 DMA 传输
  • 独立的发送和接收中断使能

5.3 引脚连接

USARTTX 引脚RX 引脚APB 总线
USART1PA9 / PB6(复用)PA10 / PB7(复用)APB2(72MHz)
USART2PA2 / PD5PA3 / PD6APB1(36MHz)
USART3PB10 / PD8PB11 / PD9APB1(36MHz)

5.4 USART 配置步骤

  1. 使能 USART 和 GPIO 时钟
  2. 配置 TX 引脚为复用推挽输出、RX 引脚为浮空输入
  3. 配置 USART 参数(波特率、字长、停止位等)
  4. 使能 USART
  5. 发送/接收数据

5.5 编程示例

C 代码(USART1 配置与 printf)
#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>

// USART1 初始化:115200bps
void USART1_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

    // 使能时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 |
                           RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // TX(PA9) 复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // RX(PA10) 浮空输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // USART1 配置
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl =
        USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

// 发送一个字节
void USART1_SendByte(uint8_t data)
{
    USART_SendData(USART1, data);
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

// printf 重定向到 USART1
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    USART1_SendByte((uint8_t)ch);
    return ch;
}

int main(void)
{
    USART1_Config();
    printf("STM32 USART1 Ready!\r\n");
    printf("Clock: %d MHz\r\n", SystemCoreClock / 1000000);
    while (1);
}
💡 这段代码怎么用?
  1. 串口配置就 4 步:时钟使能 → GPIO 模式 → USART_Init 参数 → 使能,所有串口程序都以它为模板
  2. fputc 重定向后,printf 就能直接往串口打印——这是最常用的调试手段
  3. 发送必须等待 TXE(发送缓冲空)标志,否则连续发送会丢字节
📎 配套资料课件:5.串口.pptx | 实验:实验11:串口发送实验12:串口接收