USART发送各种数据类型数据的原理及程序实现

news2024/12/24 3:35:01

硬件接线：

显示屏的SCA接在B11，SCL接在B10，串口的RX连接A9，TX连接A10。

新建Serial.c和Serial.h文件

        在Serial.c文件中，实现初始化函数，等需要的函数，首先对串口进行初始化，只需要发送那么就初始化A9引脚。

初始化步骤：

  • 初始化A9引脚，设置为复用推挽输出，也就是让内部硬件控制引脚
  • 波特率：9600
  • 不使用硬件流控制，也就是不使用RTS，CTS等
  • 串口模式为TX（Transform）表示发送
  • 无校验位，可选择奇校验，偶校验等
  • 1位停止位，可选择0.5 1 1.5 2这几个
  • 8字长，不需要校验选8位，需要选9位

初始化代码：

void Serial_Init() {
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//开启时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启时钟
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件流控制(不使用，CTS，CTS&RTS)
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;//串口模式 可以使用（或）|符号实现Tx和Rx同时设置
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//校验位,无需校验
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//停止位，选择1位
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
	
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);//开启USART
}

定义发送函数：

void Serial_SendByte(uint8_t Byte) {
	USART_SendData(USART1, Byte);//发送数据
	while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET) {//等待发送寄存器空，
		//TXE就是发送寄存器空的标志位，不需要手动清零，下一次发送数据时候会自动清零
	}
}

发送数据代码原理： 

内部库函数：

        右键SendData函数跳转定义，在内部SendData函数中，会将形参Byte与0x01FF进行&操作，将低9位保留，高9位置1，接着将数据写入DR寄存器中，最终数据会通向TDR（发送数据寄存器），TDR再传递给发送移位寄存器，最后一位一位地把数据从TX引脚移出去。

        如图发送数据执行完后，还需要等待TDR的数据转移到移位寄存器了才可以继续执行程序。那么就需要这个While循环等待标志位，等待发送寄存器空标志位TXE == 1（TXEmpty）。根据手册描述在while函数中，不需要手动将标志位置0，在程序下一次执行SendData时就会自动置0。

发送数组函数：

void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length){
	uint16_t i;
	for(int i = 0; i < Length; i++) {
		Serial_SendByte(Array[i]);
	}
}

        发送数组函数很简单，就是循环遍历数组依次发送数组的每一位就好了。

发送字符串函数：

void Serial_SendString(char *String) {//字符串自带结束标志位
	uint8_t i;
	for(int i = 0; String[i] != '\0'; i++) {
		Serial_SendByte(String[i]);
	}
}

        发送字符串时需要注意，字符串实际上就是字符数组，最后一位为结束标志位为'0'。字符串名就是字符数组的首地址，因此可以这样编写代码。与发送数字数组同理，遍历每一个数组元素进行发送就可以了。

发送数字函数：

uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t y) {
	uint32_t Result = 1;
	while(y--) {
		Result *= X;
	}
	return Result;
}
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length) {
	uint8_t i;
	for(int i = 0; i < Length; i++){
		Serial_SendByte((Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1)) % 10 + '0');
	}
}

        发送数字时，还是一个字符一个字符进行发送，因此就要把数字的每一位取出来再依次发送，那么对应第p个数字就是原数除以10^(p - 1)再对10取余，例如数字123，除以10^2再对10取余就是3，除以10^1再对10取余就是2，除以10^0再对10取余就是1，因此可以编写出上图程序实现这个操作。

重写Printf函数

#include<stdio.h>
int fputc(int ch, FILE* f){
	Serial_SendByte(ch);//重定向到串口，使得Printf打印到串口
	return ch;
}

        fputc函数就是printf函数的底层，printf函数在打印的时候，就是不断调用fputc函数一个个打印的，将ch传给Serial_SendByte函数，接着这个函数又调用USART_SendData(USART1, Byte)这个函数，就相当于将字符打印到了USART1也就是串口1中。

使用sprintf函数

        上一个重定向的方法有个缺点就是只能指定一个串口进行重定向，串口2需要打印时，就不能使用printf函数了。如果多个串口都需要printf怎么办，这时就可以用sprintf，它可以把格式化字符输出到一个字符串里。

#main函数中	
    char String[100];
	sprintf(String, "Num = %d\r\n", 666);
	Serial_SendString(String);

        注意这个代码在main函数中实现，通过sprintf函数将字符格式化到String字符串中，再通过串口打印出去，如果需要多个串口发送就可以定义另一个串口的SendString函数，例如SendString2函数，再将字符串发送出去。

封装sprintf函数（最常用）

        这个就是将上一个代码封装起来使用，由于sprintf函数的参数比较特殊，是可变参数，因此函数参数传递需要特殊化

添加头文件：#include<stdarg.h>

#include<stdarg.h>
void Serial_Printf(char* format,...){//三个点用来接收后面可变参数列表
	char String[100];
	va_list arg;
	va_start(arg, format);//从format位置开始接收参数表，放在arg里面
	vsprintf(String, format, arg);
	va_end(arg);
	Serial_SendString(String);
}

        如果需要另一个串口的输出，那么将另一个串口编写一个发送字符串函数。例如Serial_SendString2(String), 再写一个Serial_Printf2()函数，这样就能实现多串口输出了。

整体代码：

main：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "DELAY.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"
uint8_t KeyNum;
int main() {
	OLED_Init();
	Serial_Init();
	Serial_SendByte(0x41);
	uint8_t MyArray[10] = {0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x46, 0x47, 0x48, 0x49, 0x50, 0x51};
	Serial_SendArray(MyArray, 10);


	OLED_ShowString(1,1,"Send Data");
	OLED_ShowString(2,1,"Hello World");
	Serial_SendString("HelloWorld\r\n");//编译器会自动补上标志位，因此字符串的存储空间比字符个数多1个

	Serial_SendNumber(123456, 6);
	printf("Num=%d\r\n", 666);
	//使用sprintf让其他的串口也能使用，sprintf可以把格式化字符输出到一个字符串里
	char String[100];
	sprintf(String, "Num = %d\r\n", 666);
	Serial_SendString(String);
	Serial_Printf("数字 = %d\r\n", 666);
	while(1){
		
	}
}

Serial.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
void Serial_Init() {
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//开启时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启时钟
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;//波特率
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件流控制(不使用，CTS，CTS&RTS)
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;//串口模式 可以使用（或）|符号实现Tx和Rx同时设置
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//校验位,无需校验
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//停止位，选择1位
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
	
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);//开启USART
}
void Serial_SendByte(uint8_t Byte) {
	USART_SendData(USART1, Byte);//发送数据
	while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET) {//等待发送寄存器空，
		//TXE就是发送寄存器空的标志位，不需要手动清零，下一次发送数据时候会自动清零
	}
}
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length){
	uint16_t i;
	for(int i = 0; i < Length; i++) {
		Serial_SendByte(Array[i]);
	}
}
void Serial_SendString(char *String) {//字符串自带结束标志位
	uint8_t i;
	for(int i = 0; String[i] != '\0'; i++) {
		Serial_SendByte(String[i]);
	}
}
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t y) {
	uint32_t Result = 1;
	while(y--) {
		Result *= X;
	}
	return Result;
}
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length) {
	uint8_t i;
	for(int i = 0; i < Length; i++){
		Serial_SendByte((Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1)) % 10 + '0');
	}
}
int fputc(int ch, FILE* f){
	Serial_SendByte(ch);//重定向到串口，使得Printf打印到串口
	return ch;
}
//使用sprintf让其他的串口也能使用，sprintf可以把格式化字符输出到一个字符串里
void Serial_Printf(char* format,...){//三个点用来接收后面可变参数列表
	char String[100];
	va_list arg;
	va_start(arg, format);//从format位置开始接收参数表，放在arg里面
	vsprintf(String, format, arg);
	va_end(arg);
	Serial_SendString(String);
}

Serial.h:

#ifndef __SERIAL_H
#define __SERIAL_H
#include <stdio.h>

void Serial_Init();
void Serial_SendByte(uint8_t Byte);
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length);
void Serial_SendString(char *String);
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length);
void Serial_Printf(char* format,...);


#endif

程序现象：

        烧录好程序，打开串口助手，选择串口和波特率，点击打开串口按钮，按下STM32的复位按键可以看见串口数据。

文件下载：

程序包：程序打包下载

串口助手：串口助手下载

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