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外观

十一、串口打印信息 ​

1. 配置流程 ​

一般我们使用串口，都需要有以下几个步骤：

  • 开启时钟（包括串口时钟和GPIO时钟）
  • 配置GPIO复用模式
  • 配置GPIO的模式
  • 配置GPIO的输出
  • 配置串口（配置一些参数）
  • 使能串口（串口使能和发送使能）

1.1 开启时钟 ​

  使用串口1的话就是PA9和PA10引脚。那第一步就是先开启端口A的时钟，在库函数点灯那一章节给大家介绍了使能时钟的函数RCC_APB2PeriphClockCmd，只需要传入对应的参数即可。使能端口A的时钟就把GPIOA的时钟当做参数传入。第二步就是开启串口的时钟，把对应的串口1的时钟RCC_APB2Periph_USART1传入即可。

C
// 开启时钟：GPIO复用时钟、GPIOA时钟和USART1时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

1.2 配置GPIO ​

  配置GPIO的模式还是使用GPIO_Init这个函数，不同的是第二个参数要配置为复用功能而不是输出功能，第三个参数要配置为上拉，转化为代码如下：

C
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

// 初始化GPIO结构体，并配置TX引脚
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //TX引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHz
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

// 重新初始化GPIO结构体，并配置RX引脚
GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //RX引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  • GPIO_Mode_AF_PP：表示引脚被配置为复用推挽输出，适用于USART的TX引脚。
  • GPIO_Mode_IN_FLOATING：表示引脚被配置为浮空输入，适用于USART的RX引脚。

1.3 配置串口 ​

  我们依然使用结构体的方式进行配置串口数据，里面有些参数是必须要配置的：

  • 波特率：我们使用形参__Baud可以自由调整波特率
  • 字节长度：8位
  • 停止位：1位停止位
  • 校验位：不需要校验位
  • 收发模式：收发
  • 流控选择：不流控

相关的代码：

C
// 配置UART
USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //定义配置串口的结构体变量

// 开启USART1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

// 将USART1寄存器重置为默认值
USART_DeInit(USART1);

// 初始化USART结构体
USART_StructInit(&USART_InitStructure);
USART_InitStructure.USART_BaudRate = __Baud; //设置波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字节长度为8bit
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //1个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ; //没有校验位
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无流控
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化USART1

1.4 使能串口 ​

  串口配置好之后并不能开始工作，还需要去使能，就是相当于有一个开关可以打开关闭。要使用串口，首先要打开总开关。

void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);

转化为代码为：

C
// 使能USART1
USART_Cmd(USART1, ENABLE);

2. 串口发送数据 ​

配置好串口之后，下一步的操作就是要发送数据。

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);

发送数据

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);

获取状态寄存器的标志

从上图可以了解到当将要发送的数据写入USART_DATA时，此位被清0，当数据发送完成之后，此位置1。所以当检测到此位为1时就表明当前数据缓冲区为空，可以继续发送数据。

关于串口发送数据可以封装为一个函数如下：

C
void usart_send_data(uint8_t ucch)
{
      USART_SendData(BSP_USART, (uint8_t)ucch);

      // 等待发送数据缓冲区标志置位
      while( RESET == USART_GetFlagStatus(BSP_USART, USART_FLAG_TXE) ){}
}

当我们使用以下代码时：

c
usart_send_data('h');
usart_send_data('e');
usart_send_data('l');
usart_send_data('l');
usart_send_data('o');

将会在串口助手打印 hello :

这样一个字符一个字符的打印输出是不是很麻烦，没关系，我们可以再进行封装一层，一次发送一个字符串。

c
void usart_send_String(uint8_t *ucstr)
{
      while(ucstr && *ucstr)  // 地址为空或者值为空跳出
      {
            usart_send_data(*ucstr++);
      }
}

通过调用下面的代码：

c
usart_send_String("hello\r\n");

就可以打印出 hello。

3. 串口重定向 ​

  上面封装的发送字符串的方式打印信息看似方便，但如果我们想要打印数字，小数，该怎么打印呢？大家是否习惯使用了printf这个函数，可以通过%d,%f打印整形和小数，这一小节就教大家怎么把串口重定向到printf函数。

3.1 串口重定向介绍 ​

  C语言中的printf函数默认输出设备是显示器，如果要在串口显示，必须重新定义标准库函数里调用的与输出设备相关的函数。需要注意的是，在keil中使用printf一定要勾选“微库”选项。

3.2 printf重定向 ​

首先c语言的printf函数中不断循环调用fputc函数，所以需要重写fputc函数，这个函数的功能就是打印输出一个字符，这不正和我们编写的usart_send_data函数功能一样。fputc函数可写为：

C
#if !defined(__MICROLIB)
//不使用微库的话就需要添加下面的函数
#if (__ARMCLIB_VERSION <= 6000000)
//如果编译器是AC5  就定义下面这个结构体
struct __FILE
{
        int handle;
};
#endif

FILE __stdout;

//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
void _sys_exit(int x)
{
      x = x;
}
#endif

/* retarget the C library printf function to the USART */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
      USART_SendData(BSP_USART, (uint8_t)ch);

      while( RESET == USART_GetFlagStatus(BSP_USART, USART_FLAG_TXE) ){}

      return ch;
}

注意

从第1行到第18行的代码，会在我们不使用微库的时候生效，我们这样设置就能正常使用printf函数了，而且兼容性会更高。

编写好fputc函数之后就可以使用printf函数输出信息了。

C
printf("hello\r\n");

4. 实验现象 ​

关于这一章节的代码百度网盘下载，在立创·STM32F103C8T6开发板资料/第03章软件资料/代码例程/005串口打印信息。

烧写代码之后，打开串口调试助手，每隔1s会打印一次信息，信息分别为整数每隔1s+1和小数每隔1s+0.11，打印信息如下图所示。