STM32串口通讯库函数：USART发送接收与标准Printf

STM32微控制器广泛用于各种嵌入式应用中，而串口（USART）通信是这些应用中最基础且核心的功能之一。在进行STM32的串口通信开发时，通常需要使用到其库函数来简化开发流程，提高开发效率。本篇将详细介绍STM32串口通信USART发送接收和标准printf功能的实现以及相关库函数的使用。 ### USART串口通信基础 在STM32微控制器中，通用同步/异步收发传输器（USART）是一种支持全双工通信的串行通信接口。其支持多种通信模式，包括： - 异步模式 - 同步模式 - 单线半双工模式 - 支持智能卡模式 在异步模式下，数据以帧的形式发送和接收，每个帧由起始位、数据位、可选的奇偶校验位以及停止位组成。通信双方必须预先设定相同的波特率、数据位数、停止位和校验位等参数，以便正确地收发数据。 ### STM32的USART库函数 STM32的标准外设库（Standard Peripheral Library）为开发者提供了丰富的API，用于配置和管理USART。这些API封装了寄存器操作，使得开发人员可以不必深入了解寄存器细节，就能够实现功能。 #### USART初始化 在开始使用USART进行通信之前，首先需要初始化，这通常包括配置波特率、数据位、停止位、校验位和硬件流控制等参数。初始化函数通常如下： ```c void USART_InitTypeDef(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct); ``` 这里`USARTx`是指定的串口（如USART1, USART2等），`USART_InitStruct`是一个指向结构体的指针，该结构体包含了所有初始化参数。 #### USART发送和接收数据 一旦USART初始化完毕，就可以使用发送和接收函数进行数据交互了。发送函数可能如下： ```c void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data); ``` 此函数将`Data`中的数据发送出去。接收函数可能如下： ```c uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx); ``` 接收函数读取接收到的数据。 ### printf重定向 在STM32中使用标准`printf`函数时，默认情况下输出是通过调试接口发送的。为了能够通过串口发送printf输出，需要对`printf`进行重定向。这通常通过重写`_write`函数实现，该函数是C库中的一个底层函数，用于控制输出流： ```c int _write(int file, char *ptr, int len); ``` 该函数需要被重写，以便将输出的数据通过串口发送出去。 ### 使用标准printf 如果正确地重定向了`printf`函数，那么就可以使用标准的C语言输出函数来输出调试信息了，例如： ```c printf("This is a test string.\r\n"); ``` 这行代码会通过重定向后的串口发送字符串。 ### 示例代码分析 假设有一个名为“main.c”的文件，它包含了使用STM32的USART库函数进行初始化、发送、接收和重定向printf函数的代码。该文件中将包含以下关键部分： 1. 包含STM32标准外设库头文件。 2. 定义并初始化USART所需参数结构体。 3. 编写USART初始化代码。 4. 实现USART发送和接收数据的函数。 5. 重写`_write`函数以重定向printf输出。 6. 主函数中测试USART发送接收功能和使用printf。 ```c #include "stm32f10x.h" // 初始化参数 USART_InitTypeDef USART_InitStructure; // USART初始化函数 void USART_Configuration(void) { // 配置GPIO等... // 配置USART参数... USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; 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_Rx | USART_Mode_Tx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); USART_Cmd(USART1, ENABLE); } // 重定向_write函数 int _write(int file, char *ptr, int len) { // 实现将数据通过USART1发送出去的代码 // ... } int main(void) { USART_Configuration(); // 发送和接收测试 USART_SendData(USART1, 'A'); while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET); uint16_t received = USART_ReceiveData(USART1); // 使用printf测试 printf("Hello, STM32!\r\n"); while(1) { // 循环体 } } ``` 在这段示例代码中，首先包含了必要的头文件，并定义了USART的初始化参数。`USART_Configuration`函数用于初始化USART1接口，包括其波特率、数据位数、停止位、校验位和工作模式。然后，通过重写`_write`函数，可以将`printf`函数的输出重定向到USART1，使得通过`printf`发送的任何字符串都将通过串口发送出去。在主函数中，进行了USART的基本发送和接收测试，并使用`printf`输出了一条消息。 ### 结语 STM32的USART库函数为开发者提供了强大且灵活的串口通信解决方案，使得在各种嵌入式应用中实现串口通信变得简单而高效。通过上述库函数的使用，开发者可以轻松实现微控制器与PC或其他设备间的串口通信，为产品的调试、监控和数据交互提供了可能。此外，通过重定向标准输出函数`printf`到USART，可以方便地进行代码调试和数据输出。