6.1 STM32串口簡介

在之前的51單片機開發中已經詳細地描述過串行通信協議，但是51中的串口有一個缺點，就是為了使用串口的波特率必須將晶振更換為11.0592MHz，如果采用12MHz晶振就會導致波特率誤差太大，以致于串口無法正常收發，但是如果使用11.0592MHz晶振又會存在定時器計數誤差（即定時器計數不準確），在STM32中很好地解決了這個問題，并且擴展了串口的應用。

   STM32F103ZET6最多可提供5路串口，有分數波特率發生器、支持同步單線通信和半雙工單線通訊、支持LIN、支持調制解調器操作、智能卡協議和IrDASIRENDEC規范、具有DMA等。STM32的USART模塊結構框圖如下圖所示。

我們可以從框圖發現，STM32的波特率是低4位表示小數部分，高12位表示整數部分，這就是為什么STM32可以在不更換晶振的條件下使用串口通信。

6.2 相關寄存器

6.2.1 控制寄存器USART_CR1

Bit 13：USART使能

0：USART分頻器和輸出被禁止

   1：USART模塊使能

Bit 12：字長

0：一個起始位，8個數據位，n個停止位

   1：一個起始位，9個數據位，n個停止位

Bit 11：喚醒的方法

0：被空閑總線喚醒

   1：被地址標記喚醒

Bit 10：檢驗控制使能

0：禁止校驗控制

   1：使能校驗控制

Bit 9：校驗選擇

0：偶校驗

   1：奇校驗

Bit 8：PE中斷使能

0：禁止產生中斷

   1：當USART_SR中的PE為1時，產生USART中斷

Bit 7：發送緩沖區空中斷使能

0：禁止產生中斷

   1：當USART_SR中的TXE為1時，產生USART中斷

Bit 6：發送完成中斷使能

0：禁止產生中斷

   1：當USART_SR中的TC為1時，產生USART中斷

Bit 5：接收緩沖區非空中斷使能

0：禁止產生中斷

   1：當USART_SR中的ORE或者RXNE為1時，產生USART中斷

Bit 4：IDLE中斷使能

0：禁止產生中斷

   1：當USART_SR中的IDLE為1時，產生USART中斷

Bit 3：發送使能

0：禁止發送

   1：使能發送

Bit 2：接收使能

0：禁止接收

   1：使能接收，并開始搜尋RX引腳上的起始位

Bit 1：接收喚醒

0：接收器處于正常工作模式；

   1：接收器處于靜默模式

Bit 0：發送斷開幀

0：沒有發送斷開字符

   1：將要發送斷開字符

6.2.2 波特率寄存器USART_BRR

Bit 15~Bit 4：波特率整數部分

Bit 3~Bit 0：波特率小數部分

注：波特率的計算公式

6.2.3 數據寄存器USART_DR

Bit 8~Bit 0：數據值

包含了發送或接收的數據。由于它是由兩個寄存器組成的，一個給發送用TDR，一個給接收用RDR，該寄存器兼具讀和寫的功能。當USART_CR1中PCE位被置位進行發送時，寫到MSB的值(根據數據的長度不同，MSB是第7位或者第8位)會被后來的校驗位取代。當使能校驗位進行接收時，讀到的MSB位是接收到的校驗位。

6.2.4 狀態寄存器USART_SR

Bit 9：CTS標志（如果設置了CTSE位，當nCTS輸入變化狀態時，該位被硬件置高，由軟件將其清零）

0：nCTS狀態線上沒有變化

   1：nCTS狀態線上發生變化

Bit 8：LIN斷開檢測標志（當探測到LIN斷開時，該位由硬件置1，由軟件將其清零）

0：沒有檢測到LIN斷開

   1：檢測到LIN斷開

Bit 7：發送數據寄存器空

當TDR寄存器中的數據被硬件轉移到移位寄存器時，該位被硬件置位，對USART_DR的寫操作，將該位清零。

   0：數據還沒有被轉移到移位寄存器

   1：數據已經被轉移到移位寄存器

Bit 6：發送完成

當包含有數據的一幀發送完成后，并且TXE=1時，由硬件將該位置’1’。然后寫入USART_DR清除該位。

   0：發送還未完成

   1：發送完成

Bit 5：讀數據寄存器非空

當數據被轉移到USART_DR寄存器中，該位被硬件置位。對USART_DR讀操作可以將該位清零。

   0：數據沒有收到；

   1：收到數據，可以讀出

Bit 4：檢測到總線空閑

當檢測到總線空閑時，該位被硬件置位，則產生中斷。先讀USART_SR，然后讀USART_DR清除該位。

   0：沒有檢測到空閑總線

   1：檢測到空閑總線

Bit 3：過載錯誤

當RXNE仍然是1的時候，當前被接收在移位寄存器中的數據，需要傳送至RDR寄存器時，硬件將該位置位，先讀USART_SR，然后讀USART_CR清零。

   0：沒有過載錯誤

   1：檢測到過載錯誤

Bit 2：噪聲錯誤標志

在接收到的幀檢測到噪音時，由硬件對該位置位。先讀USART_SR，再讀USART_DR清0。

   0：沒有檢測到噪聲

   1：檢測到噪聲

Bit 1：幀錯誤

當檢測到同步錯位，過多的噪聲或者檢測到斷開符，該位被硬件置位。先讀USART_SR，再讀USART_DR清零

   0：沒有檢測到幀錯誤

   1：檢測到幀錯誤或者break符

Bit 0：校驗錯誤

在接收模式下，如果出現奇偶校驗錯誤，硬件對該位置位。依次讀USART_SR和USART_DR清零，在清除PE位前，軟件必須等待RXNE標志位被置1。

   0：沒有奇偶校驗錯誤；

   1：奇偶校驗錯誤

6.3 printf函數重映射

學習C語言的時候會經常用到一個函數，就是格式化輸出printf，這個函數的源代碼如下所示。

從上圖可以看出來，printf函數實際上的核心是putchar函數，在KEIL中，由于我們使用了MicroLIB，所以putchar函數改為了fputc函數，此時，我們只需要修改fputc函數就可以完成printf重定向，重定向代碼如下圖所示。

6.4 串口例程

使用printf函數將串口接收到的字符串發送出去。

（1）底層寄存器文件stm32f10x.h添加串口寄存器地址。

（2）在SYSTEM目錄下新建usart1目錄，并在usart1目錄下新建usart1.c和usart1.h兩個文件。

（3）將usart1.c和usart1.h兩個文件加入工程。

（4）在usart1.c文件內寫入以下代碼。

（5）在usart1.h添加以下代碼。

（5）在1.c文件中添加以下代碼。

6.5 實驗結果