简体中文

English

简体中文

English

外观

十、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PA8和PA9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_AHBPeriphClk_Enable，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，使用RCC_APBPeriphClk_Enable2函数把对应的参数传入。

C
//配置RCC
RCC_AHBPeriphClk_Enable(RCC_AHB_PERIPH_GPIOA, ENABLE);          // 使能GPIO时钟
RCC_APBPeriphClk_Enable2(RCC_APB2_PERIPH_UART1, ENABLE);        // 使能串口时钟

1.2 配置GPIO ​

配置GPIO的模式还是使用GPIO_Init这个函数，转化为代码如下。

C
// 配置GPIO
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

//UART TX RX 复用
PA08_AFx_UART1TXD();
PA09_AFx_UART1RXD();

GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_8;                // 引脚
GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;       // 推挽输出
GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;          // 输出速度高
GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);            // 初始化GPIO

GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_9;                // 引脚
GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP;    // 上拉输入
GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);            // 初始化GPIO

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__rate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;

USART_InitStructure.USART_BaudRate = __rate;                        // 波特率
USART_InitStructure.USART_Over = USART_Over_16;                     // 配置USART的过采样率。
USART_InitStructure.USART_Source = USART_Source_PCLK;               // 设置时钟源
USART_InitStructure.USART_UclkFreq = 64000000;                      //设置USART时钟频率(和主频一致即可)
USART_InitStructure.USART_StartBit = USART_StartBit_FE;             //RXD下降沿开始
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;              // 停止位1
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;                // 不使用校验
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 不使用流控
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;     // 收发模式
USART_Init(CW_UART1, &USART_InitStructure);                         // 初始化串口1

1.4 配置中断 ​

我们并不知道串口什么时候会发回来消息，轮询等待是不现实的，所以我们需要中断来帮我们监控，如果有数据发来，则进入中断进行处理。 转化为代码为：

C
//优先级，无优先级分组
NVIC_SetPriority(UART1_IRQn, 0);
//UARTx中断使能
NVIC_EnableIRQ(UART1_IRQn);

//使能UARTx RC中断
USART_ITConfig(CW_UART1, USART_IT_RC, ENABLE);

1.5 编写串口中断服务函数 ​

C
void UART1_IRQHandler(void)
{
    uint8_t TxRxBuffer;

    if (USART_GetITStatus(CW_UART1, USART_IT_RC) != RESET)
    {
        // 接收一个字节
        TxRxBuffer = USART_ReceiveData_8bit(CW_UART1);

        // 剩下的处理逻辑........

        // 清除标志位
        USART_ClearITPendingBit(CW_UART1, USART_IT_RC);
    }
}
  1. 中断入口：函数开始直接进入中断处理逻辑。
  2. 中断状态检查：通过USART_GetITStatus(CW_UART1, USART_IT_RC)检查是否是因为接收中断（USART_IT_RC表示接收中断）触发了中断。如果不是接收中断，则不执行后续操作。
  3. 数据接收：如果接收中断发生，通过USART_ReceiveData_8bit(CW_UART1)读取接收到的一个字节数据，并将其存储在局部变量TxRxBuffer中。
  4. 在这个部分就可以编写其他的处理。
  5. 清除中断标志：最后，通过USART_ClearITPendingBit(CW_UART1, USART_IT_RC)清除接收中断标志位，这是非常重要的一步，以避免下次同类型中断发生前，中断标志一直保持激活状态，造成重复中断处理。

到此，串口使能就可以使用了。

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_8bit(UART_TypeDef *USARTx, uint8_t Data)

函数作用：通过USARTx发送一个数据(8bit) 参数：

  • USARTx :USARTx外设，例如CW_UART1、CW_UART2和CW_UART3
  • Data :待发送的数据

我们还需要一个函数用来判断串口发送的状态。

FlagStatus USART_GetFlagStatus(UART_TypeDef *USARTx, uint16_t USART_FLAG)

函数作用：获取USARTx标志位

参数：

  • USARTx :USARTx外设 可以是 CW_UART1、CW_UART2、CW_UART3
  • USART_FLAG :标志

返回值：SET 或者 RESET（1或0）

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
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：usart_send_data
 * 函 数 说 明：发送一个字节的数据
 * 函 数 形 参：ucch：一个字节的数据
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void usart_send_data(uint8_t ucch)
{
    // 发送一个字节
    USART_SendData_8bit(CW_UART1, (uint8_t)ucch);

    // 等待发送完成
    while( RESET == USART_GetFlagStatus(CW_UART1, USART_FLAG_TXE) ){}
}

当我们调用以下函数并且下载时

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,如下图所示。

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

c
usart_send_String((uint8_t *)"hello\r\n");

这一句就可以打印出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)
{
    // 发送一个字节
    USART_SendData_8bit(CW_UART1, (uint8_t)ch);

    // 等待发送完成
    while( RESET == USART_GetFlagStatus(CW_UART1, 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，在立创·地文星CW32F030C8T6开发板资料/第03章软件资料/代码例程/004串口打印信息。

烧写我们的代码之后，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。