接口
串口通信
硬件电路
电平标准
串口参数、时序
USART
USART主要框图
TXE: 判断发送寄存器是否为空
RXNE: 判断接收寄存器是否非空
RTS为输出信号，用于表示MCU串口是否准备好接收数据，若输出信号为低电平，则说明MCU串口可以接收数据，请求发送数据。当接收寄存器已满时，RTS将被设置为高电平 CTS为输入信号，用于判断MCU串口是否可以向对方发送数据，若接收信号为低电平，则说明MCU串口可以向对方发送数据。若为高电平则在发送当前数据帧之后停止发送
数据帧
起始位侦测及采样位置对齐
将一个数据周期分为16个采样周期，取中间值作为该周期的电平
波特率发生器
DIV: 分频系数
例子：求波特率为9600的分频系数，9600=72M / 16 / DIV
CH340G 内部结构
串口接线图
数据模式
勾选Use MicroLIB , 重定向printf
封装sprintf()
sprintf函数打印到字符串中（要注意字符串的长度要足够容纳打印的内容，否则会出现内存溢出），而printf函数打印输出到屏幕上。sprintf函数在我们完成其他数据类型转换成字符串类型的操作中应用广泛。
format为要打印的字符串格式，va_list 是参数列表，从format的位置开始接收参数表，存进arg，再将arg打印到string变量中，释放arg，通过串口发送string
需添加头文件： #include <stdarg.h>
串口输出中文防止乱码
--no-multibyte-chars
串口发送实例源码
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>/*** 函 数：串口初始化* 参 数：无* 返 回 值：无*/
void Serial_Init(void)
{/*开启时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); //开启USART1的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //开启GPIOA的时钟/*GPIO初始化*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //将PA9引脚初始化为复用推挽输出/*USART初始化*/USART_InitTypeDef USART_InitStructure; //定义结构体变量USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制，不需要USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx; //模式，选择为发送模式USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验，不需要USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位，选择1位USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长，选择8位USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //将结构体变量交给USART_Init，配置USART1 /*USART使能*/USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能USART1，串口开始运行
}/*** 函 数：串口发送一个字节* 参 数：Byte 要发送的一个字节* 返 回 值：无*/
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/
}/*** 函 数：串口发送一个数组* 参 数：Array 要发送数组的首地址* 参 数：Length 要发送数组的长度* 返 回 值：无*/
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{uint16_t i;for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组{Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据}
}/*** 函 数：串口发送一个字符串* 参 数：String 要发送字符串的首地址* 返 回 值：无*/
void Serial_SendString(char *String)
{uint8_t i;for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组（字符串），遇到字符串结束标志位后停止{Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据}
}/*** 函 数：次方函数（内部使用）* 返 回 值：返回值等于X的Y次方*/
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{uint32_t Result = 1; //设置结果初值为1while (Y --) //执行Y次{Result *= X; //将X累乘到结果}return Result;
}/*** 函 数：串口发送数字* 参 数：Number 要发送的数字，范围：0~4294967295* 参 数：Length 要发送数字的长度，范围：0~10* 返 回 值：无*/
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{uint8_t i;for (i = 0; i < Length; i ++) //根据数字长度遍历数字的每一位{Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //依次调用Serial_SendByte发送每位数字}
}/*** 函 数：使用printf需要重定向的底层函数* 参 数：保持原始格式即可，无需变动* 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{Serial_SendByte(ch); //将printf的底层重定向到自己的发送字节函数return ch;
}/*** 函 数：自己封装的prinf函数* 参 数：format 格式化字符串* 参 数：... 可变的参数列表* 返 回 值：无*/
void Serial_Printf(char *format, ...)
{char String[100]; //定义字符数组va_list arg; //定义可变参数列表数据类型的变量argva_start(arg, format); //从format开始，接收参数列表到arg变量vsprintf(String, format, arg); //使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中va_end(arg); //结束变量argSerial_SendString(String); //串口发送字符数组（字符串）
}HEX数据包
传输速度快，包头和包尾与有效数据部分可能重复
文本数据包
传输数据直观，包头包尾与有效数据不会重复，但解析效率低
接收HEX数据包
文本数据包接收 
Hex数据包接收结果
源码
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "MyDelay.h" //自定义延时函数
#include "Delay.h" //官方延迟函数
#include "Button.h" //按键Led驱动
#include "stdio.h"
#include "OLED.h"
#include "Button.h"
#include "Serial.h"int main(void){//环境配置OLED_Init();Serial_Init();Button_Init();OLED_ShowString(1,1,"TxData...");OLED_ShowString(3,1,"RxData..."); Serial_TxPacket[0] = 0x01; Serial_TxPacket[1] = 0x02; Serial_TxPacket[2] = 0x03; Serial_TxPacket[3] = 0x04; uint8_t Key_Num = 0;while(1){Key_Num = Key_GetNum();OLED_ShowNum(1,10,Key_Num,4);if(Key_Num == 1){ //按键按下，执行数据发送，通过OLED展示发送的数据Serial_TxPacket[0]++;Serial_TxPacket[1]++; Serial_TxPacket[2]++; Serial_TxPacket[3]++; Serial_SendPacket();OLED_ShowHexNum(2,1,Serial_TxPacket[0],2);OLED_ShowHexNum(2,4,Serial_TxPacket[1],2);OLED_ShowHexNum(2,7,Serial_TxPacket[2],2);OLED_ShowHexNum(2,11,Serial_TxPacket[3],2);}if(Serial_GetRxFlag() == 1){ //若接收完成一个数据包，进行相应展示OLED_ShowHexNum(4,1,Serial_RxPacket[0],2);OLED_ShowHexNum(4,4,Serial_RxPacket[1],2);OLED_ShowHexNum(4,7,Serial_RxPacket[2],2);OLED_ShowHexNum(4,11,Serial_RxPacket[3],2);}} return 0;
}#include "stm32f10x.h" //Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
#include <Serial.h>//定义串口接收的数据包和标志位
uint8_t Serial_RxData;
uint8_t Serial_RxFlag;
uint8_t Serial_TxPacket[4];
uint8_t Serial_RxPacket[4];//串口初始化
void Serial_Init(void){//开启时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//GPIO初始化GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF_PP; //Pin_9推挽复用GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IPU; //Pin_10上拉输入GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//USART初始化USART_InitTypeDef UI;UI.USART_BaudRate = 9600;UI.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;UI.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;UI.USART_Parity = USART_Parity_No; //无需奇偶校验UI.USART_StopBits = USART_StopBits_1;UI.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_Init(USART1,&UI);//USART中断输出配置USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//NVIC中断配置分组NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NI;NI.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;NI.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NI.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;NI.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; NVIC_Init(&NI);//USART使能USART_Cmd(USART1,ENABLE);}/*** 函 数：串口发送一个字节* 参 数：Byte 要发送的一个字节* 返 回 值：无*/
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/
}/*** 函 数：串口发送一个数组* 参 数：Array 要发送数组的首地址* 参 数：Length 要发送数组的长度* 返 回 值：无*/
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{uint16_t i;for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组{Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据}
}/*** 函 数：串口发送一个字符串* 参 数：String 要发送字符串的首地址* 返 回 值：无*/
void Serial_SendString(char *String)
{uint8_t i;for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组（字符串），遇到字符串结束标志位后停止{Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据}}/*** 函 数：次方函数（内部使用）* 返 回 值：返回值等于X的Y次方*/
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{uint32_t Result = 1; //设置结果初值为1while (Y --) //执行Y次{Result *= X; //将X累乘到结果}return Result;
}/*** 函 数：串口发送数字* 参 数：Number 要发送的数字，范围：0~4294967295* 参 数：Length 要发送数字的长度，范围：0~10* 返 回 值：无*/
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{uint8_t i;for (i = 0; i < Length; i ++) //根据数字长度遍历数字的每一位{Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //依次调用Serial_SendByte发送每位数字}
}/** * 函 数：使用printf需要重定向的底层函数* 参 数：保持原始格式即可，无需变动* 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{Serial_SendByte(ch); //将printf的底层重定向到自己的发送字节函数return ch;
}/*** 函 数：自己封装的prinf函数* 参 数：format 格式化字符串* 参 数：... 可变的参数列表* 返 回 值：无*/
void Serial_Printf(char *format, ...)
{char String[100]; //定义字符数组va_list arg; //定义可变参数列表数据类型的变量argva_start(arg, format); //从format开始，接收参数列表到arg变量vsprintf(String, format, arg); //使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中va_end(arg); //结束变量argSerial_SendString(String); //串口发送字符数组（字符串）
}/*** 函 数：获取串口接收标志位* 参 数：无* 返 回 值：串口接收标志位，范围：0~1，接收到数据后，标志位置1，读取后标志位自动清零*/
uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{if (Serial_RxFlag == 1) //如果标志位为1{Serial_RxFlag = 0;return 1; //则返回1，并自动清零标志位}return 0; //如果标志位为0，则返回0
}/*** 函 数：获取串口接收的数据* 参 数：无* 返 回 值：接收的数据，范围：0~255*/
uint8_t Serial_GetRxData(void)
{return Serial_RxData; //返回接收的数据变量
}/*** 函 数：USART1中断函数* 参 数：无* 返 回 值：无* 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行* 函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制* 请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入*/
void USART1_IRQHandler(void)
{//在中断函数中，执行状态机转换static uint8_t RxState = 0;static uint8_t nRxPacket; //接收的第n个有效数据载荷 if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) == SET ){ //判断中断是否生效uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1);//状态机三个状态if(RxState == 0){if(RxData == 0xFF){RxState = 1;nRxPacket = 0;}} else if(RxState == 1){Serial_RxPacket[nRxPacket++] = RxData; //接收第n个载荷数据if(nRxPacket >=4 ) {RxState = 2;} } else if(RxState == 2){if(RxData == 0xFE){ //包尾RxState = 0; //接收一个数据包完成，重新开始一轮状态机Serial_RxFlag = 1; //置完成标志位}} USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE); //清除中断标志位 }}//发送数据包
void Serial_SendPacket(void){Serial_SendByte(0xFF); //发送包头Serial_SendArray(Serial_TxPacket, 4);Serial_SendByte(0xFE);
}#ifndef __SERIAL_H
#define __SERIAL_H#include <stdio.h>extern uint8_t Serial_TxPacket[];
extern uint8_t Serial_RxPacket[];void Serial_Init(void);
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,...);void Serial_SendPacket(void);
uint8_t Serial_GetRxFlag(void);#endif
接收文本数据包 ，点亮小灯
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "MyDelay.h" //自定义延时函数
#include "Delay.h" //官方延迟函数
#include "Button.h" //按键Led驱动
#include "stdio.h"
#include "OLED.h"
#include "Button.h"
#include "Serial.h"int main(void){//环境配置OLED_Init();Serial_Init();Button_Init();OLED_ShowString(1,1,"TxData...");OLED_ShowString(3,1,"RxData..."); Serial_TxPacket[0] = 0x01; Serial_TxPacket[1] = 0x02; Serial_TxPacket[2] = 0x03; Serial_TxPacket[3] = 0x04; uint8_t Key_Num = 0;while(1){if(Serial_GetRxFlag() == 1){ //若接收完成一个数据包，进行相应展示OLED_ShowString(4,1," "); //空白行用于被某些重复数据覆盖OLED_ShowString(4,1,Serial_RxPacket);//根据串口接收到的命令，点亮小灯if(strcmp(Serial_RxPacket,"LED_ON")==0){LED1_ON();Serial_SendString("LED1_ON\r\n"); //开灯} else if(strcmp(Serial_RxPacket,"LED_OFF")==0){LED1_OFF();Serial_SendString("LED1_OFF\r\n"); //关灯} else {Serial_SendString("Error\r\n"); //错误指令} }} return 0;
}#include "stm32f10x.h" //Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
#include <Serial.h>//定义串口接收的数据包和标志位
uint8_t Serial_RxData;
uint8_t Serial_RxFlag;
uint8_t Serial_TxPacket[4];
char Serial_RxPacket[100];//串口初始化
void Serial_Init(void){//开启时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//GPIO初始化GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF_PP; //Pin_9推挽复用GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IPU; //Pin_10上拉输入GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//USART初始化USART_InitTypeDef UI;UI.USART_BaudRate = 9600;UI.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;UI.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;UI.USART_Parity = USART_Parity_No; //无需奇偶校验UI.USART_StopBits = USART_StopBits_1;UI.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_Init(USART1,&UI);//USART中断输出配置USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//NVIC中断配置分组NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitTypeDef NI;NI.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;NI.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NI.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;NI.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; NVIC_Init(&NI);//USART使能USART_Cmd(USART1,ENABLE);}/*** 函 数：串口发送一个字节* 参 数：Byte 要发送的一个字节* 返 回 值：无*/
void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{USART_SendData(USART1, Byte); //将字节数据写入数据寄存器，写入后USART自动生成时序波形while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送完成/*下次写入数据寄存器会自动清除发送完成标志位，故此循环后，无需清除标志位*/
}/*** 函 数：串口发送一个数组* 参 数：Array 要发送数组的首地址* 参 数：Length 要发送数组的长度* 返 回 值：无*/
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{uint16_t i;for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组{Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据}
}/*** 函 数：串口发送一个字符串* 参 数：String 要发送字符串的首地址* 返 回 值：无*/
void Serial_SendString(char *String)
{uint8_t i;for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组（字符串），遇到字符串结束标志位后停止{Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据}}/*** 函 数：次方函数（内部使用）* 返 回 值：返回值等于X的Y次方*/
uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{uint32_t Result = 1; //设置结果初值为1while (Y --) //执行Y次{Result *= X; //将X累乘到结果}return Result;
}/*** 函 数：串口发送数字* 参 数：Number 要发送的数字，范围：0~4294967295* 参 数：Length 要发送数字的长度，范围：0~10* 返 回 值：无*/
void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length)
{uint8_t i;for (i = 0; i < Length; i ++) //根据数字长度遍历数字的每一位{Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); //依次调用Serial_SendByte发送每位数字}
}/** * 函 数：使用printf需要重定向的底层函数* 参 数：保持原始格式即可，无需变动* 返 回 值：保持原始格式即可，无需变动*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{Serial_SendByte(ch); //将printf的底层重定向到自己的发送字节函数return ch;
}/*** 函 数：自己封装的prinf函数* 参 数：format 格式化字符串* 参 数：... 可变的参数列表* 返 回 值：无*/
void Serial_Printf(char *format, ...)
{char String[100]; //定义字符数组va_list arg; //定义可变参数列表数据类型的变量argva_start(arg, format); //从format开始，接收参数列表到arg变量vsprintf(String, format, arg); //使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中va_end(arg); //结束变量argSerial_SendString(String); //串口发送字符数组（字符串）
}/*** 函 数：获取串口接收标志位* 参 数：无* 返 回 值：串口接收标志位，范围：0~1，接收到数据后，标志位置1，读取后标志位自动清零*/
uint8_t Serial_GetRxFlag(void)
{if (Serial_RxFlag == 1) //如果标志位为1{Serial_RxFlag = 0;return 1; //则返回1，并自动清零标志位}return 0; //如果标志位为0，则返回0
}/*** 函 数：获取串口接收的数据* 参 数：无* 返 回 值：接收的数据，范围：0~255*/
uint8_t Serial_GetRxData(void)
{return Serial_RxData; //返回接收的数据变量
}/*** 函 数：USART1中断函数* 参 数：无* 返 回 值：无* 注意事项：此函数为中断函数，无需调用，中断触发后自动执行* 函数名为预留的指定名称，可以从启动文件复制* 请确保函数名正确，不能有任何差异，否则中断函数将不能进入*/
void USART1_IRQHandler(void)
{//在中断函数中，执行状态机转换static uint8_t RxState = 0;static uint8_t nRxPacket; //接收的第n个有效数据载荷 if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE) == SET ){ //判断中断是否生效uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1);//状态机三个状态if(RxState == 0){if(RxData == '@'){RxState = 1;nRxPacket = 0;}} else if(RxState == 1){Serial_RxPacket[nRxPacket++] = RxData; //接收第n个载荷数据if(RxData == '\r') {RxState = 2;} } else if(RxState == 2){if(RxData == '\n'){ //包尾RxState = 0; //接收一个数据包完成，重新开始一轮状态机Serial_RxPacket[nRxPacket] = '\0'; //字符串结束标志位Serial_RxFlag = 1; //置完成标志位}} USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE); //清除中断标志位 }}//发送数据包
void Serial_SendPacket(void){Serial_SendByte(0xFF); //发送包头Serial_SendArray(Serial_TxPacket, 4);Serial_SendByte(0xFE);
}#ifndef __SERIAL_H
#define __SERIAL_H#include <stdio.h>extern uint8_t Serial_TxPacket[];
extern char Serial_RxPacket[];void Serial_Init(void);
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,...);void Serial_SendPacket(void);
uint8_t Serial_GetRxFlag(void);#endif