stm32之串口/蓝牙控制led灯

news2024/12/24 8:57:26

该文章记录学习stm32串口遇到的一些问题，完整代码地址。

一、项目描述

通过串口或蓝牙发送指令来控制led灯。

  • open ------> led 亮
  • close ------> led 灭
  • 其它  -------> 反馈给串口或蓝牙错误指令

二、项目用到的模块

  1. stm32 串口1,PA9(TX), PA10(RX)
  2. HC01 蓝牙模块，PA9(TX), PA10(RX)
  3. led灯,  PB8

三、USART1关键配置说明

四、代码说明

main.c中主要代码如下：

#define UART1_REC_LEN 200

uint16_t UART1_RX_STA=0;
uint8_t buf=0;
// 接收缓冲, 串口接收到的数据放在这个数组里，最大UART1_REC_LEN个字节
uint8_t UART1_RX_Buffer[UART1_REC_LEN];

void SystemClock_Config(void);

// 接收中断
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
	if(huart->Instance != USART1) {
		return;
	}
	// 数据接收完成
	if((UART1_RX_STA & 0x8000) != 0) {
		HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &buf, 1);
		return;
	}
	// 接收到回车之后判断后续的是不是换行，如果是换行，数据接收完成，但是还要开启一下中断
	if(UART1_RX_STA&0x4000) {
		UART1_RX_STA= (buf == 0x0a) ? (UART1_RX_STA| 0x8000) : 0;
	} else {
		// 接收到回车，将高第二位置1，否则继续接收数据
		if(buf == 0x0d) {
			UART1_RX_STA |= 0x4000;
		} else {
			UART1_RX_Buffer[UART1_RX_STA&0x3fff] = buf;
			UART1_RX_STA ++;
			if(UART1_RX_STA > UART1_REC_LEN - 1) {
				UART1_RX_STA = 0;
			}
		}
	}
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &buf, 1);
}

int fputc(int ch, FILE *file) {
	unsigned char temp[1] = {ch};
	HAL_UART_Transmit(&huart1, temp, 1, 0xfff);
	return ch;
}

int main(void)
{
  HAL_Init();

  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &buf, 1);
  while (1)
  {
		if(UART1_RX_STA & 0x8000)
		{
			printf("收到数据：");
			if(UART1_RX_Buffer[0] == '\0') continue;
			if(!strcmp((const char *)UART1_RX_Buffer, "open")) {
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);
			} else if(!strcmp((const char *)UART1_RX_Buffer, "close")){
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
			} else {
				printf("error code");
			}
			HAL_UART_Transmit(&huart1, UART1_RX_Buffer, UART1_RX_STA & 0x3fff, 0xffff);
			while(huart1.gState != HAL_UART_STATE_READY);
			UART1_RX_STA = 0;
		} else {
			printf("hello heart\r\n");
		}
		HAL_Delay(1000);
  }
}
4.1、重定向printf打印功能到串口

重写fputc函数就可以重定向printf，里面就是调用了HAL库中串口的发送函数。

int fputc(int ch, FILE *file) {
	unsigned char temp[1] = {ch};
	HAL_UART_Transmit(&huart1, temp, 1, 0xfff);
	return ch;
}

注意：这里需要在keil 选中Use Micro LIB,否则会不成功。

4.2、开启接收中断

初始化完成之后和接收中断函数调用完成之后，需要重新调用接收中断函数

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &buf, 1);
4.3、接收中断函数

这里定义一个uint16_t类型的UART1_RX_STA变量，其中

  • 最高位表示是否数据完成
  • 次高位表示是否接收了回车
  • 其它位表示接收的字节数

注意点:

  • 中断函数最好不要有延时函数，可能会造成数据接收异常
  • 中断函数最好不要打印函数，也可能导致时间过长，造成数据异常
  • 双串口调试（正好板子上引出了两组USART1引脚）
  • 串口和蓝牙同时连接时，最好只用一个发，要不然可能有影响
4.4、串口初始化函数
void MX_USART1_UART_Init(void)
{
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 9600;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

Instance类型USART_TypeDef，主要是串口包含的寄存器，USART1是一个宏，绑定串口1的物理地址，方式和之前介绍的GPIO类似。

另外USART1 是挂载到APB2总线上，其它串口挂载到APB1总线上。

typedef struct
{
  __IO uint32_t SR;         /*!< USART Status register,                   Address offset: 0x00 */
  __IO uint32_t DR;         /*!< USART Data register,                     Address offset: 0x04 */
  __IO uint32_t BRR;        /*!< USART Baud rate register,                Address offset: 0x08 */
  __IO uint32_t CR1;        /*!< USART Control register 1,                Address offset: 0x0C */
  __IO uint32_t CR2;        /*!< USART Control register 2,                Address offset: 0x10 */
  __IO uint32_t CR3;        /*!< USART Control register 3,                Address offset: 0x14 */
  __IO uint32_t GTPR;       /*!< USART Guard time and prescaler register, Address offset: 0x18 */
} USART_TypeDef;

 huart1 的类型是UART_HandleTypeDef，定义如下

typedef struct __UART_HandleTypeDef
{
  USART_TypeDef                 *Instance;        
  UART_InitTypeDef              Init;             
  const uint8_t                 *pTxBuffPtr;      
  uint16_t                      TxXferSize;      
  __IO uint16_t                 TxXferCount;      
  uint8_t                       *pRxBuffPtr;     
  uint16_t                      RxXferSize;       

  __IO uint16_t                 RxXferCount;      

  __IO HAL_UART_RxTypeTypeDef ReceptionType;      
  __IO HAL_UART_RxEventTypeTypeDef RxEventType;   
  DMA_HandleTypeDef             *hdmatx;          

  DMA_HandleTypeDef             *hdmarx;          
  HAL_LockTypeDef               Lock;             

  __IO HAL_UART_StateTypeDef    gState;                                                           
  __IO HAL_UART_StateTypeDef    RxState;          
  __IO uint32_t                 ErrorCode;        

#if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1)
    
  void (* TxHalfCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart);        
          *******省略代码*******
#endif  /* USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS */

} UART_HandleTypeDef;

 Init类型如下，主要是设置数据传输的配置。

typedef struct
{
  uint32_t BaudRate;                 
  uint32_t WordLength;               
  uint32_t StopBits;                 
  uint32_t Parity;                   
  uint32_t Mode;                      
  uint32_t HwFlowCtl;                 
  uint32_t OverSampling;              
} UART_InitTypeDef;

Init 主要配置波特率，字长，停止位等等。

其实HAL库中的模块配置都很相似，包括GPIO, 定时器等。

4.4.1、HAL_UART_Init

主要操作如下，代码已经添加了注释

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  //判断 是否地址无效
  if (huart == NULL)
  {
    return HAL_ERROR;
  }
  // 流控制位有效或无效时的操作
  if (huart->Init.HwFlowCtl != UART_HWCONTROL_NONE)
  {
    // 流控制器只适用于串口1 2 3 
    assert_param(IS_UART_HWFLOW_INSTANCE(huart->Instance));
    assert_param(IS_UART_HARDWARE_FLOW_CONTROL(huart->Init.HwFlowCtl));
  }
  else
  {
    assert_param(IS_UART_INSTANCE(huart->Instance));
  }
  assert_param(IS_UART_WORD_LENGTH(huart->Init.WordLength));
#if defined(USART_CR1_OVER8)
  assert_param(IS_UART_OVERSAMPLING(huart->Init.OverSampling));
#endif /* USART_CR1_OVER8 */

  if (huart->gState == HAL_UART_STATE_RESET)
  {
    // 先解锁再操作
    huart->Lock = HAL_UNLOCKED;

// 这里没有定义回调，只会走else
#if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1)
    UART_InitCallbacksToDefault(huart);

    if (huart->MspInitCallback == NULL)
    {
      huart->MspInitCallback = HAL_UART_MspInit;
    }

    huart->MspInitCallback(huart);
#else
    //初始化GPIO，串口优先级等
    HAL_UART_MspInit(huart);
#endif /* (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS) */
  }

  huart->gState = HAL_UART_STATE_BUSY;

  // 先关闭串口，再操作，最后打开串口
  __HAL_UART_DISABLE(huart);

  
  UART_SetConfig(huart);

  /* In asynchronous mode, the following bits must be kept cleared:
     - LINEN and CLKEN bits in the USART_CR2 register,
     - SCEN, HDSEL and IREN  bits in the USART_CR3 register.*/
 //异步模式下，USART_CR2的LINEN（局域网模式）和CLKEN（时钟使能）要清0
 // USART_CR3的SCEN, HDSE， IREN ，STOP（文档里有说明）要清0
  CLEAR_BIT(huart->Instance->CR2, (USART_CR2_LINEN | USART_CR2_CLKEN));
  CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, (USART_CR3_SCEN | USART_CR3_HDSEL | USART_CR3_IREN));

  __HAL_UART_ENABLE(huart);

  // 设置串口的初始化状态
  huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE;
  huart->gState = HAL_UART_STATE_READY;
  huart->RxState = HAL_UART_STATE_READY;
  huart->RxEventType = HAL_UART_RXEVENT_TC;

  return HAL_OK;
}

UART_SetConfig 是串口的主要寄存器配置，核心代码如下

static void UART_SetConfig(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  uint32_t tmpreg;
  uint32_t pclk;
  // 设置停止位
  MODIFY_REG(huart->Instance->CR2, USART_CR2_STOP, huart->Init.StopBits);


// 根据Init.WordLength 配置USART1_CR1寄存器中各位

#if defined(USART_CR1_OVER8)
  tmpreg = (uint32_t)huart->Init.WordLength | huart->Init.Parity | huart->Init.Mode | huart->Init.OverSampling;
  MODIFY_REG(huart->Instance->CR1,
             (uint32_t)(USART_CR1_M | USART_CR1_PCE | USART_CR1_PS | USART_CR1_TE | USART_CR1_RE | USART_CR1_OVER8),
             tmpreg);
#else
  tmpreg = (uint32_t)huart->Init.WordLength | huart->Init.Parity | huart->Init.Mode;
  MODIFY_REG(huart->Instance->CR1,
             (uint32_t)(USART_CR1_M | USART_CR1_PCE | USART_CR1_PS | USART_CR1_TE | USART_CR1_RE),
             tmpreg);
#endif /* USART_CR1_OVER8 */

  // 配置USART1_CR3寄存器中的RTSE（RTS使能）,CTSE(CTS使能)
  MODIFY_REG(huart->Instance->CR3, (USART_CR3_RTSE | USART_CR3_CTSE), huart->Init.HwFlowCtl);

  // 配置时钟
  if(huart->Instance == USART1)
  {
    pclk = HAL_RCC_GetPCLK2Freq();
  }
  else
  {
    pclk = HAL_RCC_GetPCLK1Freq();
  }

  // 配置波特率
#if defined(USART_CR1_OVER8)
  if (huart->Init.OverSampling == UART_OVERSAMPLING_8)
  {
    huart->Instance->BRR = UART_BRR_SAMPLING8(pclk, huart->Init.BaudRate);
  }
  else
  {
    huart->Instance->BRR = UART_BRR_SAMPLING16(pclk, huart->Init.BaudRate);
  }
#else
  huart->Instance->BRR = UART_BRR_SAMPLING16(pclk, huart->Init.BaudRate);
#endif /* USART_CR1_OVER8 */
}

pclk的获取，这里大致分析下它的实现

uint32_t HAL_RCC_GetPCLK2Freq(void)
{
  // HAL_RCC_GetHCLKFreq 最终获取的是系统核心时钟16000000hz
  // CFGR是时钟配置寄存器，这里要配置的是PPRE2,在11-13位，APB预分频（APB2）
  // RCC_CFGR_PPRE2 = 11 1000 0000 0000 正好对应11-13位
  // RCC_CFGR_PPRE2_Pos = 8
  // const uint8_t APBPrescTable[8U] =  {0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4};
  // APBPrescTable[(RCC->CFGR & RCC_CFGR_PPRE2) >> RCC_CFGR_PPRE2_Pos] 这个操作是获取分频系数
  // 获取之后将 16000000hz 相除
  return (HAL_RCC_GetHCLKFreq() >> APBPrescTable[(RCC->CFGR & RCC_CFGR_PPRE2) >> RCC_CFGR_PPRE2_Pos]);
}

五、效果图

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