【STM32F103ZET6开发板】第2-6讲：USART串口通信

串口USART

• 掌握STM32 USART串行口原理。
• 掌握STM32 DMA使用的优势。

• 编写程序实现串行口简单的收发通信。
• 编写程序实现使用printf函数实现串行口发送。
• 编写程序实现DMA方式进行串行口收发通信。

IK-ZET6开发板上设计了USB转TTL电路，它的主要作用有2个：

1. USB转串口通讯，通过USB数据线连接到计算机的USB口即可使用串口通信功能。
2. 开发板供电通过USB可以为开发板供电（计算机USB可以提供500mA的电流）。

USB转TTL电路如下图所示，串口接收和发送的管脚上均连接了LED指示灯，收发数据时指示灯会闪烁，这样，更方便我们从硬件的角度观察串口有没有在进行数据收发。电路中的1000mA自恢复保险丝用于保护开发板板和计算机USB口。

图1：开发板USB转TTL电路

• USB转TTL占用的单片机的引脚如下表：

表1：串口电路引脚分配

• 注：独立GPIO表示开发板没有其他的电路使用这个GPIO。

STM32F103ZET6微处理器有3组USART，2组UART。并且3组USART均带硬件流控。下表列举出各组串行口所占用MCU的引脚情况。

表2：STM32F103ZET6串行口相关引脚

• 注：针对STM32F103其他型号MCU要根据引脚数、封装等信息去确定有关串行口资源。

STM32F103ZET6微处理器USART框图如下图所示，大致可分4个部分，MCU功能引脚是画原理图使用的芯片引脚，其它3个部分均在芯片内部集成，用户如需详细知晓其每一块的原理可参考数据手册研读。

图2：USART框图

• 注：由上图可知对数据、移位等寄存器的操作既可以CPU实现，也可以DMA实现。关于DMA方式实现USART串行口数据收发可结合DMA原理部分进行理解。

STM32F103提供了7个用于操作USART的寄存器，如下表所示：

表3：USART相关寄存器

每一种寄存器详细的描述在这里不做具体的介绍，大家可以参考目录：“第1部分：开发板硬件资料”--->“2 - 芯片资料”中“STM32英文参考手册_V15”或“STM32中文参考手册_V10”对应的USART章节的寄存器部分认真研读。

官方提供的最终库函数版本是V3.5版本，该版本库函数提供了25个与USART操作有关的库函数，如下表所示：

表4：USART相关库函数汇集

每一种寄存器详细的描述在这里不一一进行介绍，大家可以参考目录：“第1部分：开发板硬件资料”--->“2 - 芯片资料”中“STM32固件库使用手册的中文翻译版”对应的USART章节的库函数部分认真研读。

针对STM32F103的GPIO口为USART进行串口通信时，软件的配置过程如下：

图3：USART软件配置步骤

• 注：上述软件配置的第2步可省去，第5步和第7步在没有使用中断情况下也可省去。

• 注：本节对应的实验源码是：“实验6-1：USART1串口收发数据”。

在使用库函数建“实验6-1：USART1串口收发数据”工程时，需要用到的c文件如下表所示。

表5：实验需要用到的C文件

• 注：STM32 V3.5版本库函数中没有原来版本中单独对于NVIC的外设驱动，把NVIC的外设驱动放在了misc.c中，实际上是代替原来的stm32f10x_nvic.c文件。

可按下图所示在新建工程时添加需要的c文件。

图4：在新建工程中添加所需库函数c文件

表6：实验需要用到的H文件

• 注：所建工程必须添加上面h文件所在的目录：..\..\ Lib\ F10x_FWLIB\ inc。

在使用该实验工程时，需要用到的h文件如表5所示。需要在MDK中点击魔术棒，打开工程配置窗口，按照下图所示添加头文件包含路径。

图5：如何添加头文件包含路径

首先初始化USART1，完成的操作有：使能GPIO和USART1的时钟，复位USART1，配置USART1用到的PA9和PA10模式，初始化USART1参数，开启USART1并初始化NVIC，使能USART1外设。具体代码如下。

代码清单：初始化USART1并配置USART1中断优先级

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : 初始化USART1并配置USART1中断优先级
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. void USART1_Init(void)
7. {
8. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
9. USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
10. USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;
11. NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
12. 
    
13. //打开所用GPIO及串口1的时钟
14. RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1 , ENABLE);
15. 
    
16. //配置的IO是PA9，串口1的TXD
17. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
18. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
19. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //推挽输出
20. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
21. //配置的IO是PA10，串口1的RXD
22. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
23. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
24. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
25. 
    
26. //配置串口1的硬件参数
27. USART_DeInit(USART1); //将外设USART1寄存器重设为缺省值
28. USART_InitStructure.USART_BaudRate = 19200; //设置串口1波特率为19200
29. USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //设置一个帧中传输数据位
30. USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //定义发送的停止位数目为1
31. USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶失能
32. USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制失能
33. USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //发送接收使能
34. USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
35. 
    
36. USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Disable; //时钟低电平活动
37. USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_Low; //设置SCLK引脚上时钟输出的极性为低电平
38. USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_1Edge; //时钟第一个边沿进行数据捕获
39. USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Disable; //最后一位数据的时钟脉冲不从SCLK输出
40. USART_ClockInit(USART1, &USART_ClockInitStructure);
41. 
    
42. USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //使能USART1接收中断
43. USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能USART1外设
44. 
    
45. //配置串口1中断优先级
46. NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //NVIC_Group:先占优先级2位，从优先级2位
47. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //配置为串口1中断
48. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1; //先占优先级为1
49. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级为3
50. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能中断通道
51. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
52. }

然后，编写USART1的中断服务函数。代码如下。

代码清单：USART1中断服务函数

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : USART1全局中断服务
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. void USART1_IRQHandler(void)
7. {
8. if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!= RESET) //接收中断
9. {
10. Rx232buffer= USART_ReceiveData(USART1); //通过外设USART1接收数据
11. Flag=TRUE; //接收到数据,接收标识符有效
12. USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); //清除USART1的中断待处理位
13. }
14. }

• 注：Flag变量是用户自定义的接收标识符，与相关寄存器相关位没有关系，请勿混淆。

之后，用户设计一个串口通信的应用函数，代码如下。该应用函数实现的功能即是本实验实现的功能的体现。

代码清单：USART1_Tx_Puts接收数据并处理函数

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : USART1接收到数据后串口发送出去
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. void USART1_Tx_Puts(void)
7. {
8. if(Flag) //有新数据通过串口被接收到
9. {
10. USART1_SendByte(Rx232buffer); //发送字符
11. USART1_SendByte(0x0D); //发送换行符
12. USART1_SendByte(0x0A); //发送换行符
13. Flag=FALSE; //清除接收标识符
14. }
15. }

最后，主函数初始化相关串口配置后，在while循环中调用用户应用函数。如下图所示。

代码清单：主函数

1. int main(void)
2. {
3. //初始化USART1并配置USART1中断优先级
4. USART1_Init();
5. 
   
6. //主循环
7. while(1)
8. {
9. USART1_Tx_Puts(); //串口1接收到1个字符后返回该字符
10. }
11. }

1. 解压“…\第3部分：标准库教程和实验源码\ 1 - 基础实验程序\”目录下的压缩文件“实验6-1：USART1串口收发数据”，打开解压后的文件夹，将“USART1”文件夹拷贝到合适的目录，如“D\STM32F103ZET6”。
2. 启动MDK5.23。
3. 在MDK5中执行“Project→Open Project”打开“…\ USART1 \projec”目录下的工程“USART1.uvproj”。
4. 点击编译按钮编译工程。注意查看编译输出栏，观察编译的结果，如果有错误，修改程序，直到编译成功为止。编译后生成的HEX文件“USART1.hex”位于工程目录下的“Objects”文件夹中。
5. 点击下载按钮下载程序 。如果需要对程序进行仿真，点击Debug按钮，即可将程序下载到STM32F103ZET6中进行仿真。
6. 程序运行后，打开串口调试助手选择正确的串口号，波特率设置为19200，数据位为8、停止位为1。然后点击打开串口，在发送区任意写一个字符点击发送，则在窗口可看到接收到的字符与发送字符一致。

• 思考题1：分析代码是如何实现接收到的字符与发送的字符一致？查看串口调试助手接收与发送字节数有什么关系？为什么？

• 注：本节对应的实验源码是：“实验6-2： USART1串口使用printf函数”。

在使用库函数建“实验6-2： USART1串口使用printf函数”工程时，需要用到的c文件以及添加头文件包含路径的方法与介绍“实验6-1：USART1串口收发数据”完全一样，在此不再赘述。

首先初始化USART1，函数名是：USART1_Init。该函数代码与“实验6-1：USART1串口收发数据”中USART1_Init()代码完全一样，在此不再介绍。

其次，串口要使用printf函数，需要重定向两个c库函数到USART1，如下所示。

代码清单：重定向c库函数printf到USART1

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : 重定向c库函数printf到USART1
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. int fputc(int ch, FILE *f)
7. {
8. /* 发送一个字节数据到USART1 */
9. USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);
10. 
    
11. /* 等待发送完毕 */
12. while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
13. 
    
14. return (ch);
15. }

代码清单：重定向c库函数scanf到USART1

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : 重定向c库函数scanf到USART1
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. int fgetc(FILE *f)
7. {
8. /* 等待串口1输入数据 */
9. while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
10. 
    
11. return (int)USART_ReceiveData(USART1);
12. }

• 注：除了需要重定向两个c库函数到USART1，还需要添加：#include <stdio.h> 。

最后，主函数初始化相关串口配置后，直接调用printf函数。如下图所示。

代码清单：主函数

1. int main(void)
2. {
3. //初始化USART1并配置USART1中断优先级
4. USART1_Init();
5. 
   
6. printf("\r\n 对PRINTF函数测试OK \r\n");
7. 
   
8. 
   
9. //主循环
10. while(1)
11. {
12. ;
13. }
14. }

1. 解压“…\第3部分：标准库教程和实验源码\ 1 - 基础实验程序\”目录下的压缩文件“实验6-2：USART1串口使用printf函数”，打开解压后的文件夹，将“USART1”文件夹拷贝到合适的目录，如“D\STM32F103ZET6”。
2. 启动MDK5.23。
3. 在MDK5中执行“Project→Open Project”打开“…\ USART1 \projec”目录下的工程“USART1.uvproj”。
4. 点击编译按钮编译工程。注意查看编译输出栏，观察编译的结果，如果有错误，修改程序，直到编译成功为止。编译后生成的HEX文件“USART1.hex”位于工程目录下的“Objects”文件夹中。
5. 点击下载按钮下载程序 。如果需要对程序进行仿真，点击Debug按钮，即可将程序下载到STM32F103ZET6中进行仿真。
6. 打开串口调试助手选择正确的串口号，波特率设置为19200，数据位为8、停止位为1，并点击打开串口。
7. 按一下复位按键，让程序从新执行，可在串口调试助手的接收窗口显示“对PRINTF函数测试OK”内容。

• 注：本节对应的实验源码是：“实验6-3：USART2串口收发数据”。

在使用库函数建“实验6-3：USART2串口收发数据”工程时，需要用到的c文件以及添加头文件包含路径的方法与介绍“实验6-1：USART1串口收发数据”完全一样，在此不再赘述。

首先初始化USART2，完成的操作有：使能GPIO和USART2的时钟，复位USART2，配置USART2用到的PA2和PA3模式，初始化USART2参数，开启USART2并初始化NVIC，使能USART2外设。具体代码如下。

代码清单：初始化USART2并配置USART2中断优先级

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : 初始化USART2并配置USART2中断优先级
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. void USART2_Init(void)
7. {
8. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
9. USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
10. USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;
11. NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
12. 
    
13. //打开所用GPIO及串口2的时钟
14. RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);
15. RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_USART2 , ENABLE);
16. 
    
17. //配置的IO是PA2，串口2的TXD
18. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
19. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
20. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
21. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
22. //配置的IO是PA3，串口2的RXD
23. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
24. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
25. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
26. 
    
27. //配置串口2的硬件参数
28. USART_DeInit(USART2); //将外设USART2寄存器重设为缺省值
29. USART_InitStructure.USART_BaudRate = 19200; //设置串口2波特率为19200
30. USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //设置一个帧中传输数据位
31. USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //定义发送的停止位数目为1
32. USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶失能
33. USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制失能
34. USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //发送接收使能
35. USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);
36. 
    
37. USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Disable; //时钟低电平活动
38. USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_Low; //设置SCLK引脚上时钟输出的极性为低电平
39. USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_1Edge; //时钟第一个边沿进行数据捕获
40. USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Disable; //最后一位数据的时钟脉冲不从SCLK输出
41. USART_ClockInit(USART2, &USART_ClockInitStructure);
42. 
    
43. USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE); //使能USART2接收中断
44. USART_Cmd(USART2, ENABLE); //使能USART2外设
45. 
    
46. //配置串口2中断优先级
47. NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //NVIC_Group:先占优先级2位，从优先级2位
48. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn; //配置为串口2中断
49. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3; //先占优先级为3
50. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级为3
51. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能中断通道
52. NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
53. }

然后，编写USART2的中断服务函数。代码如下。

代码清单：USART2中断服务函数

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : USART2全局中断服务
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. void USART2_IRQHandler(void)
7. {
8. if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE)!= RESET) //接收中断
9. {
10. Rx232buffer= USART_ReceiveData(USART2); //通过外设USART2接收数据
11. Flag=TRUE; //接收到数据,接收标识符有效
12. USART_ClearITPendingBit(USART2, USART_IT_RXNE); //清除USART2的中断待处理位
13. }
14. }

• 注：Flag变量是用户自定义的接收标识符，与相关寄存器相关位没有关系，请勿混淆。

之后，用户设计一个串口通信的应用函数，代码如下。该应用函数实现的功能即是本实验实现的功能的体现

代码清单：USART1_Tx_Puts接收数据并处理函数

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : USART2接收到数据后串口发送出去
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. void USART2_Tx_Puts(void)
7. {
8. if(Flag) //有新数据通过串口被接收到
9. {
10. USART2_SendByte(Rx232buffer); //发送字符
11. USART2_SendByte(0x0D); //发送换行符
12. USART2_SendByte(0x0A); //发送换行符
13. Flag=FALSE; //清除接收标识符
14. }
15. }

最后，主函数初始化相关串口配置后，在while循环中调用用户应用函数。如下图所示。

代码清单：主函数

1. int main(void)
2. {
3. //初始化USART2并配置USART2中断优先级
4. USART2_Init();
5. 
   
6. //主循环
7. while(1)
8. {
9. USART2_Tx_Puts(); //串口2接收到1个字符后返回该字符
10. }
11. }

1. 解压“…\第3部分：标准库教程和实验源码\ 1 - 基础实验程序\”目录下的压缩文件“实验6-3：USART2串口收发数据”，打开解压后的文件夹，将“USART2”文件夹拷贝到合适的目录，如“D\STM32F103ZET6”。
2. 启动MDK5.23。
3. 在MDK5中执行“Project→Open Project”打开“…\ USART2 \projec”目录下的工程“USART2.uvproj”。
4. 点击编译按钮编译工程。注意查看编译输出栏，观察编译的结果，如果有错误，修改程序，直到编译成功为止。编译后生成的HEX文件“USART2.hex”位于工程目录下的“Objects”文件夹中。
5. 点击下载按钮下载程序 。如果需要对程序进行仿真，点击Debug按钮，即可将程序下载到STM32F103ZET6中进行仿真。
6. 程序运行后，打开串口调试助手选择正确的串口号，波特率设置为19200，数据位为8、停止位为1。然后点击打开串口，在发送区任意写一个字符点击发送，则在窗口可看到接收到的字符与发送字符一致。

• 注：本节对应的实验源码是：“实验6-4：USART2串口使用printf函数”。

在使用库函数建“实验6-4：USART2串口使用printf函数”工程时，需要用到的c文件以及添加头文件包含路径的方法与介绍“实验6-1：USART1串口收发数据”完全一样，在此不再赘述。

首先初始化USART2，函数名是：USART2_Init。该函数代码与“实验6-3：USART2串口收发数据”中USART2_Init()代码完全一样，在此不再介绍。

其次，串口要使用printf函数，需要重定向两个c库函数到USART2，如下所示。

代码清单：重定向c库函数printf到USART2

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : 重定向c库函数printf到USART2
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. int fputc(int ch, FILE *f)
7. {
8. /* 发送一个字节数据到USART2 */
9. USART_SendData(USART2, (uint8_t) ch);
10. 
    
11. /* 等待发送完毕 */
12. while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TXE) == RESET);
13. 
    
14. return (ch);
15. }

代码清单：重定向c库函数scanf到USART2

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : 重定向c库函数scanf到USART2
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. int fgetc(FILE *f)
7. {
8. /* 等待串口1输入数据 */
9. while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
10. 
    
11. return (int)USART_ReceiveData(USART2);
12. }

• 注：除了需要重定向两个c库函数到USART2，还需要添加：#include <stdio.h> 。

最后，主函数初始化相关串口配置后，直接调用printf函数。如下图所示。

代码清单：主函数

1. int main(void)
2. {
3. //初始化USART2并配置USART2中断优先级
4. USART2_Init();
5. 
   
6. printf("\r\n 对PRINTF函数测试OK \r\n");
7. 
   
8. //主循环
9. while(1)
10. {
11. ; //无任务
12. }
13. }

1. 解压“…\第3部分：标准库教程和实验源码\ 1 - 基础实验程序\”目录下的压缩文件“实验6-4：USART2串口使用printf函数”，打开解压后的文件夹，将“USART2”文件夹拷贝到合适的目录，如“D\STM32F103ZET6”。
2. 启动MDK5.23。
3. 在MDK5中执行“Project→Open Project”打开“…\ USART2 \projec”目录下的工程“USART2.uvproj”。
4. 点击编译按钮编译工程。注意查看编译输出栏，观察编译的结果，如果有错误，修改程序，直到编译成功为止。编译后生成的HEX文件“USART2.hex”位于工程目录下的“Objects”文件夹中。
5. 点击下载按钮下载程序 。如果需要对程序进行仿真，点击Debug按钮，即可将程序下载到STM32F103ZET6中进行仿真。
6. 打开串口调试助手选择正确的串口号，波特率设置为19200，数据位为8、停止位为1，并点击打开串口。
7. 按一下复位按键，让程序从新执行，可在串口调试助手的接收窗口显示“对PRINTF函数测试OK”内容。

• 注：本节对应的实验源码是：“实验6-5：USART1串口发送数据（DMA）”。

在使用库函数建“实验6-5：USART1串口发送数据（DMA）”工程时，需要用到的c文件如下表所示。

表7：实验需要用到的C文件

• 注：STM32 V3.5版本库函数中没有原来版本中单独对于NVIC的外设驱动，把NVIC的外设驱动放在了misc.c中，实际上是代替原来的stm32f10x_nvic.c文件。

可按下图所示在新建工程时添加需要的c文件。

图6：在新建工程中添加所需库函数c文件

表8：实验需要用到的H文件

• 注：所建工程必须添加上面h文件所在的目录：..\..\ Lib\ F10x_FWLIB\ inc。

在使用该实验工程时，需要用到的h文件如表5所示。需要在MDK中点击魔术棒，打开工程配置窗口，按照下图所示添加头文件包含路径。

图7：如何添加头文件包含路径

首先初始化USART1，函数名是：USART1_Init。该函数代码与“实验6-1：USART1串口收发数据”中USART1_Init()代码不完全一样，本实验中没有使能USART中断。代码如下。

代码清单：初始化USART1

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : 初始化USART1并配置USART1中断优先级
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. void USART1_Init(void)
7. {
8. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
9. USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
10. USART_ClockInitTypeDef USART_ClockInitStructure;
11. 
    
12. //打开所用GPIO及串口1的时钟
13. RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1 , ENABLE);
14. 
    
15. //配置的IO是PA9，串口1的TXD
16. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
17. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
18. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //推挽输出
19. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
20. //配置的IO是PA10，串口1的RXD
21. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
22. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
23. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
24. 
    
25. //配置串口1的硬件参数
26. USART_DeInit(USART1); //将外设USART1寄存器重设为缺省值
27. USART_InitStructure.USART_BaudRate = 19200; //设置串口1波特率为19200
28. USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //设置一个帧中传输数据位
29. USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //定义发送的停止位数目为1
30. USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶失能
31. USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制失能
32. USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //发送接收使能
33. USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
34. 
    
35. USART_ClockInitStructure.USART_Clock = USART_Clock_Disable; //时钟低电平活动
36. USART_ClockInitStructure.USART_CPOL = USART_CPOL_Low; //设置SCLK引脚上时钟输出的极性为低电平
37. USART_ClockInitStructure.USART_CPHA = USART_CPHA_1Edge; //时钟第一个边沿进行数据捕获
38. USART_ClockInitStructure.USART_LastBit = USART_LastBit_Disable; //最后一位数据的时钟脉冲不从SCLK输出
39. USART_ClockInit(USART1, &USART_ClockInitStructure);
40. 
    
41. USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //使能USART1接收中断
42. USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能USART1外设
43. }

其次初始化DMA，设置有关参数使之操作对象是USART1，代码如下。

代码清单：初始化DMA

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : 初始化DMA
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. void DMA_USART1_Init(void)
7. {
8. DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
9. 
   
10. RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); //开启DMA时钟
11. 
    
12. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ( uint32_t ) ( & ( USART1->DR ) ); //设置DMA源：串口1数据寄存器地址
13. DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)SendBuff; //DMA内存基地址(要传输的变量的指针)
14. DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralDST; //数据传输方向，从内存读取发送到外设
15. DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = SENDSIZE_MAX; //DMA通道的DMA缓存的大小
16. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设地址寄存器不变
17. DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址寄存器递增
18. DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //外设数据宽度为8位
19. DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //内存数据宽度为8位
20. DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //工作在循环缓存模式
21. DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium; //DMA通道拥有中优先级
22. DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //禁止DMA通道内存到内存传输
23. DMA_Init(DMA1_Channel4, &DMA_InitStructure); //配置DMA1的4通道
24. 
    
25. DMA_Cmd (DMA1_Channel4,ENABLE); //使能DMA1的4通道
26. }

然后，用户设计一个向发送缓存区存放数值函数，代码如下。

代码清单：向发送缓存区存放数值

1. /**************************************************************************************
2. * 描 述 : 向发送缓存区存放数值
3. * 入 参 : 无
4. * 返回值 : 无
5. **************************************************************************************/
6. void SendBuff_Init(void)
7. {
8. uint16_t i;
9. for(i=0;i<SENDSIZE_MAX;i )
10. {
11. if(i%2)
12. {
13. SendBuff[i] = 'O'; //发送缓存奇数空间存放'O'
14. }
15. else
16. {
17. SendBuff[i] = 'K'; //发送缓存偶数空间存放'K'
18. }
19. }
20. }

最后，主函数初始化相关串口配置后，在while循环中调用用户应用函数。如下图所示。

代码清单：主函数

1. int main(void)
2. {
3. //初始化4个用户指示灯D1、D2、D3、D4
4. leds_init();
5. //初始化USART1并配置USART1中断优先级
6. USART1_Init();
7. //初始化DMA
8. DMA_USART1_Init();
9. //初始化用于检测按键S1的引脚PE2
10. key_init();
11. //向发送缓存区存放数值
12. SendBuff_Init();
13. //USART1 向 DMA发出TX请求
14. USART_DMACmd(USART1, USART_DMAReq_Tx, ENABLE);
15. 
    
16. //主循环 ，该部分占用CPU资源
17. while(1)
18. {
19. //调用库函GPIO_ReadInputDataBit()检测按键S1对应引脚PE2的电平是否为低电平
20. if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2) == 0 )
21. {
22. //软件延时10ms，如果延时后按键S1的电平依然没有变化，说明按键确实被有效操作，简称按键防抖动
23. sw_delay_ms(10);
24. //检测按键S1对应引脚PE2的电平依然为低电平，即按键S1确实被按下
25. if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2) == 0 )
26. {
27. led_on(LED_1); //点亮D1
28. //等待按键S1释放，即如果PE2一直为低电平，会一直执行空命令
29. while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2) == 0 )
30. {
31. ; //条件GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_2) == 0成立，会执行这个空命令
32. }
33. //按键S1松开，会执行下一行语句，即熄灭D1
34. led_off(LED_1);
35. }
36. }
37. }
38. }

1. 解压“…\第3部分：标准库教程和实验源码\ 1 - 基础实验程序\”目录下的压缩文件“实验6-5：USART1串口发送数据（DMA）”，打开解压后的文件夹，将“DMA_USART1”文件夹拷贝到合适的目录，如“D\STM32F103ZET6”。
2. 启动MDK5.23。
3. 在MDK5中执行“Project→Open Project”打开“…\ DMA_USART1 \projec”目录下的工程“DMA_USART1.uvproj”。
4. 点击编译按钮编译工程。注意查看编译输出栏，观察编译的结果，如果有错误，修改程序，直到编译成功为止。编译后生成的HEX文件“DMA_USART1.hex”位于工程目录下的“Objects”文件夹中。
5. 点击下载按钮下载程序 。如果需要对程序进行仿真，点击Debug按钮，即可将程序下载到STM32F103ZET6中进行仿真。
6. 程序运行后，可按下述操作进行实验：

1）打开串口调试助手选择正确的串口号，波特率设置为19200，数据位为8、停止位为1，并点击打开串口。

2）可在串口调试助手的接收窗口显示“OK”内容。

3）按下用户按键S1可观察到指示灯D1会有相应变化。

• 备注：DMA的强大作用即是会帮助节省CPU资源，本实验占用CPU资源的是按键检测的部分，可以观察到串口在高速不间断发送数据，而丝毫不影响按键部分的检测实验，一定程度上可以说明串口发送部分不占用CPU资源。