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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。

  • 关闭寄存器保护
  • 配置GPIO复用模式
  • 开启串口时钟
  • 配置串口（配置一些参数）
  • 配置中断
  • 使能串口功能

1.1 关闭寄存器保护 ​

HC32的很多寄存器不可以直接进行配置，需要先解锁保护寄存器，才可以配置。
我们先定义解锁的一些寄存器：

c
#define LL_PERIPH_SEL     (LL_PERIPH_GPIO | LL_PERIPH_FCG | LL_PERIPH_PWC_CLK_RMU | \
                           LL_PERIPH_EFM | LL_PERIPH_SRAM)

然后调用函数进行解锁，这个函数是库函数封装好的：

c
// 关闭寄存器外设写保护
LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_SEL);;

1.2 配置GPIO复用模式 ​

HC32的引脚是可以有复用功能的，就是说单个引脚可有很多个功能，默认的功能一般都是作为GPIO使用。在hc32_ll_gpio.h中可以查找到设置复用的函数

void GPIO_SetFunc(uint8_t u8Port, uint16_t u16Pin, uint16_t u16Func);
   这个函数有三个参数，第一个参数就是要配置的引脚端口，第二个参数是要配置的引脚，第三个参数就是要复用的功能。关于最后一个Func参数可以到数据手册的第43页进行查找，如图1-2-1所示。

从图1-2-1可以看到PA9对应的USART1_TX的功能复用为AF7，PA10对应的USART1_RX的功能复用为Func20，在库函数中官方已经封装了Func所以我们使用相应的参数：GPIO_FUNC_20即可，代码编写如下。
   调用复用函数使能复用功能。

c
//IO口用作串口引脚要配置复用模式
GPIO_SetFunc(GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_09, GPIO_FUNC_20);
GPIO_SetFunc(GPIO_PORT_A, GPIO_PIN_10, GPIO_FUNC_20);

通过上面两句就可以把PA9,PA10设置为串口功能了。

1.3 开启串口时钟 ​

想要知道时钟对应的函数名称，我们打开数据手册第187页，在寄存器说明一章节中找到USART相关的函数：

我们在FCG3里面找到了USART相关的功能名称，所以我们就可以知道此次时钟是 FCG3 ！如下图：

那使能时钟的函数 FCG_Fcg3PeriphClockCmd ，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 FCG3_PERIPH_USART1 传入即可。如下：

c
// 使能USART时钟
FCG_Fcg3PeriphClockCmd(FCG3_PERIPH_USART1, ENABLE);

1.4 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
stc_usart_uart_init_t stcUartInit;

(void)USART_UART_StructInit(&stcUartInit);
stcUartInit.u32ClockSrc = USART_CLK_SRC_INTERNCLK;  // 选择内部时钟源
stcUartInit.u32ClockDiv = USART_CLK_DIV1;           // 选择不分频
stcUartInit.u32CKOutput = USART_CK_OUTPUT_DISABLE;  // 不输出时钟
stcUartInit.u32Baudrate = __Baud;                  // 波特率
stcUartInit.u32DataWidth = USART_DATA_WIDTH_8BIT;   // 数据宽度8位
stcUartInit.u32StopBit = USART_STOPBIT_1BIT;        // 停止位1位
stcUartInit.u32OverSampleBit = USART_OVER_SAMPLE_8BIT;  // 采样点数为8位
stcUartInit.u32FirstBit = USART_FIRST_BIT_LSB;      // 低位优先
stcUartInit.u32StartBitPolarity = USART_START_BIT_FALLING;  // 起始位为下降沿
stcUartInit.u32HWFlowControl = USART_HW_FLOWCTRL_NONE;  // 硬件流控为无
// 初始化USART
USART_UART_Init(CM_USART1, &stcUartInit, NULL);

首先声明了一个名为 stcUartInit 的结构体变量，类型为 stc_usart_uart_init_t。 接着对 stcUartInit 结构体的各个成员进行了赋值：

  • u32ClockSrc 被赋值为 USART_CLK_SRC_INTERNCLK，表示选择内部时钟源。
  • u32ClockDiv 被赋值为 USART_CLK_DIV1，表示选择不分频。
  • u32CKOutput 被赋值为 USART_CK_OUTPUT_DISABLE，表示不输出时钟。
  • u32Baudrate 被赋值为 __Baud，表示波特率的设定值。
  • u32DataWidth 被赋值为 USART_DATA_WIDTH_8BIT，表示数据宽度为8位。
  • u32StopBit 被赋值为 USART_STOPBIT_1BIT，表示停止位为1位。
  • u32OverSampleBit 被赋值为 USART_OVER_SAMPLE_8BIT，表示采样点数为8位。
  • u32FirstBit 被赋值为 USART_FIRST_BIT_LSB，表示低位优先。
  • u32StartBitPolarity 被赋值为 USART_START_BIT_FALLING，表示起始位为下降沿。
  • u32HWFlowControl 被赋值为 USART_HW_FLOWCTRL_NONE，表示硬件流控为无。
    最后一行代码调用了 USART_UART_Init 函数，初始化了 USART 模块，传入了 CM_USART1 作为第一个参数，&stcUartInit 作为第二个参数，表示使用之前设置好的初始化参数，最后一个参数为 NULL，表示没有使用中断。

1.5 配置中断 ​

我们需要配置接收中断和错误中断，这样才能够让串口工作的效果最好。

注意在.s的启动文件中，没有像别的芯片那样对功能和中断绑死操作，而是直接给了很多的中断请求，可以自由绑定（展示部分）：

c
// IRQ & NVIC初始化
stc_irq_signin_config_t stcIrqSigninCfg;

// IRQ & NVIC配置
stcIrqSigninCfg.enIRQn = INT000_IRQn; // 错误中断
stcIrqSigninCfg.enIntSrc = INT_SRC_USART1_EI; //
stcIrqSigninCfg.pfnCallback = &USART1_ERROR_IRQHandler; // 中断回调函数
(void)INTC_IrqSignIn(&stcIrqSigninCfg);
NVIC_ClearPendingIRQ(stcIrqSigninCfg.enIRQn);
NVIC_SetPriority(stcIrqSigninCfg.enIRQn, DDL_IRQ_PRIO_DEFAULT); // 优先级
NVIC_EnableIRQ(stcIrqSigninCfg.enIRQn);

// IRQ & NVIC配置
stcIrqSigninCfg.enIRQn = INT001_IRQn; // 接收中断
stcIrqSigninCfg.enIntSrc = INT_SRC_USART1_RI; //
stcIrqSigninCfg.pfnCallback = &USART1_RECV_IRQHandler; // 中断回调函数
(void)INTC_IrqSignIn(&stcIrqSigninCfg);
NVIC_ClearPendingIRQ(stcIrqSigninCfg.enIRQn);
NVIC_SetPriority(stcIrqSigninCfg.enIRQn, DDL_IRQ_PRIO_00); // 优先级
NVIC_EnableIRQ(stcIrqSigninCfg.enIRQn);

这段代码是用于初始化中断请求 (IRQ) 和嵌套向量中断控制器 (NVIC)。
首先，声明了一个名为 stcIrqSigninCfg 的结构体变量，类型为 stc_irq_signin_config_t。
然后进行了两次 IRQ & NVIC 配置：

  1. 针对错误中断 (INT000_IRQn) 的配置
  • enIRQn 被设置为 INT000_IRQn 表示错误中断。
  • enIntSrc 被设置为 INT_SRC_USART1_EI 表示中断源为 USART1 的错误中断。
  • pfnCallback 被设置为 &USART1_ERROR_IRQHandler，表示中断回调函数为 USART1_ERROR_IRQHandler。
  • 调用 INTC_IrqSignIn 函数将中断注册到中断控制器。
  • 使用 NVIC_ClearPendingIRQ 清除该中断的挂起状态。
  • 使用 NVIC_SetPriority 设置该中断的优先级为默认值 DDL_IRQ_PRIO_DEFAULT。
  • 最后使用 NVIC_EnableIRQ 使能该中断。
  1. 针对接收中断 (INT001_IRQn) 的配置
  • enIRQn 被设置为 INT001_IRQn 表示接收中断。
  • enIntSrc 被设置为 INT_SRC_USART1_RI 表示中断源为 USART1 的接收中断。
  • pfnCallback 被设置为 &USART1_RECV_IRQHandler，表示中断回调函数为 USART1_RECV_IRQHandler。
  • 调用 INTC_IrqSignIn 函数将中断注册到中断控制器。
  • 使用 NVIC_ClearPendingIRQ 清除该中断的挂起状态。
  • 使用 NVIC_SetPriority 设置该中断的优先级为 DDL_IRQ_PRIO_00。
  • 最后使用 NVIC_EnableIRQ 使能该中断。

我们在初始化化的时候定义了两个函数：

  • USART1_ERROR_IRQHandler：错误中断处理函数。
  • USART1_RECV_IRQHandler：接收中断处理函数。 我们直接将两个函数实现：
c
/******** 串口 错误中断服务函数 ***********/
void USART1_ERROR_IRQHandler(void)
{
    (void)USART_ReadData(CM_USART1);

    USART_ClearStatus(CM_USART1, (USART_FLAG_PARITY_ERR | USART_FLAG_FRAME_ERR | USART_FLAG_OVERRUN));
}

/******** 串口 接收中断服务函数 ***********/
void USART1_RECV_IRQHandler(void)
{
        u1_recv_buff[] = USART_ReadData(CM_USART1); // 把接收到的数据放到缓冲区中

        while( SET == USART_GetStatus(CM_USART1, USART_FLAG_RX_FULL) ){} // 等待数据接收完成

        u1_recv_buff[] = '\0';
        u1_recv_flag = 1;
}

1.6 使能串口功能 ​

接下来我们就是对TX和RX功能进行使能，并将接收中断使能。

c
// 开启 TX 功能
USART_FuncCmd(CM_USART1, USART_TX, ENABLE);

// 开启 RX 功能
USART_FuncCmd(CM_USART1, USART_RX, ENABLE);

// 开启 接收 中断
USART_FuncCmd(CM_USART1, USART_INT_RX, 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_WriteData(CM_USART_TypeDef *USARTx, uint16_t u16Data)

  • USARTx：指向 USART 实例寄存器基址的指针。作为参数传入时，可以使用 CM_USARTx 中的一个值。
  • u16Data：表示要发送的数据，其类型为 uint16_t。
  • 无返回值

    en_flag_status_t USART_GetStatus(const CM_USART_TypeDef *USARTx, uint32_t u32Flag)    这个函数是获取状态寄存器的标志。

  • USARTx：指向 USART 实例寄存器基址的指针。作为参数传入时，可以使用 CM_USARTx 中的一个值。
  • u32Flag：表示 USART 的标志位类型，可以是 USART_Flag 宏组合值之一。 状态位选项为图2-1-1所示。

从图2-1-2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) ){}
}

当我们调用

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,如图2-1-3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("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)
{
    USART_WriteData(CM_USART1, ch);

    while( RESET == USART_GetStatus(CM_USART1, USART_FLAG_TX_EMPTY) ){}

    return ch;
}

WARNING

📌 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。

4. 实验现象 ​

代码例程下载

📌 资料下载中心（点击跳转）

📌 关于这一章节的代码，在 【HC32F4A0PITB版本】百度网盘链接入门手册资料下载->第03章软件资料->代码例程->005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，打印信息如图4-1-1所示。