代码收藏家 STM32的usart库函数作用说明及串口相关协议解析
STM32的usart库常用函数解析，包括功能、语法、用法等；串口相关协议特性说明。
void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx)
功能：将USART寄存器重置为默认值
注释：主要是调用了RCC_APBxPeriphResetCmd函数对寄存器进行复位
例如：USART_DeInit(USART1);
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)
功能：根据结构体的参数配置来对USARTx外设进行初始化
注释：流控制可以控制数据传输的进程，解决接收端数据缓冲区已满，再传输则数据丢失的问题。
硬件流控制包括RTS/CTS（请求发送/允许发送）、DTR/CTS（数据终端就绪/数据设置就绪）等
软件流控制XON/XOFF（继续/停止）
例如：USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
void USART_StructInit(USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)
功能：将USART_InitStructure结构体变量成员按默认值填充
注释：只是填充数据，没有Init的操作部分，没有涉及寄存器写入的操作
例如：USART_StructInit(&USART_InitStructure);
void USART_ClockInit(USART_TypeDef* USARTx, USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct)
功能：根据USART_ClockInitStruct中的指定参数初始化USARTx外围时钟
注释：UART4和UART5不支持智能卡和同步模式；USART相对UART的区别之一就是需要同步信号
例如：USART_ClockInit(USART1 , &USART_ClockInitStructure);
void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct)
功能：将USART_ClockInitStructure结构体变量成员按默认值填充
注释：只是填充数据，没有Init的操作部分，没有涉及寄存器写入的操作
例如：USART_ClockStructInit(&USART_ClockInitStructure);
void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)
功能：使能或者失能USART外设
例如：USART_Cmd(USART1 , ENABLE);
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState)
功能：配置指定的USART中断
例如：USART_ITConfig(USART1 , USART_IT_RXNE , ENABLE);
void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState)
功能：使能或者失能USART的DMA请求
注释：UART5无法使用DMA模式，除了STM32F10X_HD_VL
例如：USART_DMACmd(USART1 , USART_DMAReq_Tx , ENABLE);
void USART_SetAddress(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Address)
功能：设置USART节点的地址
例如：USART_SetAddress(USART2, 0x5);
void USART_WakeUpConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_WakeUp)
功能：选择USART唤醒方法
注释：被空闲总线唤醒；被地址标记唤醒
例如：USART_WakeUpConfig(USART_WakeUp_IdleLine);
void USART_ReceiverWakeUpCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)
功能：使能或者失能USART的静默模式
注释：在把USART置于静默模式之前，USART要已经先接收了一个数据字节。否则在静默模式下，不能被空闲总线检测唤醒
例如：USART_ReceiverWakeUpCmd(USART1 , ENABLE);
void USART_LINBreakDetectLengthConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_LINBreakDetectLength)
功能：设置USART LIN模式下的断点检测长度
例如：USART_LINBreakDetectLengthConfig(USART1 , USART_LINBreakDetectLength_10b);
void USART_LINCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)
功能：使能或者失能USART的Lin模式
例如：USART_LINCmd(USART1 , ENABLE);
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)
功能：通过USARTx外设传输单个字节数据
注释：DR数据寄存器只有DR[8:0]可用，一次发送1字节的数据
例如：USART_SendData(USART1 , 'a');
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx)
功能：返回由USARTx外设接收的最新数据
注释：DR数据寄存器只有DR[8:0]可用，一次接收16位的数据
例如：
uint16_t num = 0;
uint16_t rx_buf[1024] = {0};
// 下面的函数放在中断内
if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_RXNE)!=RESET)
{
rx_buf[num] = USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
if( ... )
{
...
}
else
{
num ++;
}
}
void USART_SendBreak(USART_TypeDef* USARTx)
功能：发送断开帧
注释：如果设置SBK=1，在完成当前数据发送后，将在TX线上发送一个断开符号
单独发送断开符号时：不能发送，波形无变化（持续高电平）
TC中断时发送断开符号：接收端接收，认为是数据0x00
结论是：断开符号对防止接收端把两包看做一包没什么用，无法起到真正的断开作用
例如：USART_SendBreak(USART1);
void USART_SetGuardTime(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_GuardTime)
功能：设置指定的USART保护时间
注释：以波特时钟为单位的保护时间。在智能卡模式下，需要这个功能，当保护时间过去后，才会设置发送完成标志
UART4和UART5上不存在这一位
例如：USART_SetGuardTime(USART1 , 0xFF);
void USART_SetPrescaler(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Prescaler)
功能：设置对系统时钟预分频器的数值
注释：红外低功耗模式[7:0]位，红外正常模式数值确定，智能卡模式[4:0]位
位[7:5]在智能卡模式下没有意义；UART4和UART5上不存在这一位
例如：USART_SetPrescaler(USART1 , 00000001);
void USART_SmartCardCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)
功能：使能或者失能USARTx的智能卡模式
注释：UART4和UART5上不存在这一位
例如：USART_SmartCardCmd(USART1 , ENABLE);
void USART_SmartCardNACKCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)
功能：使能或者失能NACK传输
注释：校验错误时，是否发送NACK位；UART4和UART5上不存在这一位
例如：USART_SmartCardNACKCmd(USART1 , ENABLE);
void USART_HalfDuplexCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)
功能：使能或者失能USART半双工通信
注释：是否选择选择单线半双工模式
例如：USART_HalfDuplexCmd(USART1 , ENABLE);
void USART_OverSampling8Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)
功能：使能或者失能USART的8X过采样模式
注释：该函数所操作的寄存器参考手册上的位显示为保留，留待以后研究
例如：USART_OverSampling8Cmd(USART1 , ENABLE);
void USART_OneBitMethodCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)
功能：使能或者失能USART的one bit采样模式
注释：该函数所操作的寄存器参考手册上的位显示为保留，留待以后研究
例如：USART_OneBitMethodCmd(USART1 , ENABLE);
void USART_IrDAConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IrDAMode)
功能：配置USART的IrDA（红外）接口
注释：低功耗与正常模式
例如：USART_IrDAConfig(USART1 , USART_IrDAMode_LowPower);
void USART_IrDACmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState)
功能：使能或者红外模式失能
例如：USART_IrDACmd(USART1 , ENABLE);
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG)
功能：检查指定的USART标志是否设置，获取当前的USARTx状态
状态：返回值是中断标志位状态（读SR寄存器）
中断发生 = 中断标志位置位 + 中断使能
例如：
if(USART_GetFlagStatus(USART_FLAG_RXNE) != RESET)
{
...
}
else
{
...
}
void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG)
功能：清除USARTx的挂起标志
注释：有的软件清除有的硬件清除
USART_FLAG_RXNE也可以通过读DR寄存器进行清位
清除“标志位”
例如：USART_ClearFlag(USART1 , USART_FLAG_TC);
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT)
功能：检查指定的USART中断是否已经发生
注释：中断发生与否的判断（读CR寄存器）
例如：
if(USART_GetITStatus(USART_FLAG_RXNE) != RESET)
{
...
}
else
{
...
}
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT)
功能：清除USARTx的中断挂起位
注释：清除“中断”有关的
例如：USART_ClearITPendingBit(USART1 , USART_IT_RXNE);
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协议解析
一、同步和异步：
because：
同步：提交请求->等待服务器处理->处理完毕返回
异步: 请求通过事件触发->服务器处理（这是浏览器仍然可以作其他事情）->处理完毕
also：
同步是指：发送方发出数据后，等接收方发回响应以后，才发下一个数据包的通讯方式。
异步是指：发送方发出数据后，不等接收方发回响应，接着发送下个数据包的通讯方式。
so：
同步是阻塞模式，异步是非阻塞模式。
二、 全双工、半双工
1. 单工：简单的说就是一方只能发信息，另一方则只能收信息，通信是单向的。
2. 半双工：比单工先进一点，就是双方都能发信息，但同一时间则只能一方发信息。
3. 全双工：比半双工再先进一点，就是双方不仅都能发信息，而且能够同时发送。
三、 基本通信协议
1. uart： 全双工、异步通信
2. spi ： 全双工、同步通信
3. i2c ： 半双工、同步通信
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配置方法：
1.串口时钟使能。串口是挂载在 APB2 下面的外设，所以使能函数为：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1)；
2.串口复位。当外设出现异常的时候可以通过复位设置，实现该外设的复位，然后重新配置这个外设达到让其重新工作的目的。一般在系统刚开始配置外设的时候，都会先执行复位该外设的操作。复位的是在函数USART_DeInit()中完成：
void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);//串口复位
比如我们要复位串口 1，方法为：
USART_DeInit(USART1); //复位串口 1
3.串口参数初始化。串口初始化是通过 USART_Init()函数实现的，
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)；
这个函数的第一个入口参数是指定初始化的串口标号，这里选择USART1。第二个入口参数是一个 USART_InitTypeDef 类型的结构体指针，这个结构体指针的成员变量用来设置串口的一些参数。一般的实现格式为：
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound; //波特率设置;
USART_InitStructure.USART_WordLength =USART_WordLength_8b;//字长为 8 位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口
从上面的初始化格式可以看出初始化需要设置的参数为：波特率，字长，停止位，奇偶校验位，硬件数据流控制，模式（收，发）。我们可以根据需要设置这些参数。
4.数据发送与接收。STM32 的发送与接收是通过数据寄存器 USART_DR 来实现的，这是一个双寄存器，包含了 TDR 和 RDR。当向该寄存器写数据的时候，串口就会自动发送，当收到数据的时候，也是存在该寄存器内。
STM32 库函数操作 USART_DR 寄存器发送数据的函数是：
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
通过该函数向串口寄存器 USART_DR 写入一个数据。
STM32 库函数操作 USART_DR 寄存器读取串口接收到的数据的函数是：
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);
通过该函数可以读取串口接受到的数据。
5.串口状态。串口的状态可以通过状态寄存器 USART_SR 读取。USART_SR 的各位描述如图所示：
这里我们关注一下两个位，第 5、6 位 RXNE 和 TC。
RXNE（读数据寄存器非空），当该位被置 1 的时候，就是提示已经有数据被接收到了，并且可以读出来了。这时候我们要做的就是尽快去读取 USART_DR，通过读 USART_DR 可以将该位清零，也可以向该位写 0，直接清除。
TC（发送完成），当该位被置位的时候，表示 USART_DR 内的数据已经被发送完成了。如果设置了这个位的中断，则会产生中断。该位也有两种清零方式：1）读 USART_SR，写USART_DR。2）直接向该位写 0。
状态寄存器的其他位我们这里就不做过多讲解，大家需要可以查看中文参考手册。
在我们固件库函数里面，读取串口状态的函数是：
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG)；
这个函数的第二个入口参数非常关键，它是标示我们要查看串口的哪种状态，比如上面讲解的RXNE(读数据寄存器非空)以及 TC(发送完成)。
例如我们要判断读寄存器是否非空(RXNE)，操作库函数的方法是：
USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE);
我们要判断发送是否完成(TC)，操作库函数的方法是：
USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC);
这些标识号在 MDK 里面是通过宏定义定义的：
#define USART_IT_PE ((uint16_t)0x0028)
#define USART_IT_TXE ((uint16_t)0x0727)
#define USART_IT_TC ((uint16_t)0x0626)
#define USART_IT_RXNE ((uint16_t)0x0525)
#define USART_IT_IDLE ((uint16_t)0x0424)
#define USART_IT_LBD ((uint16_t)0x0846)
#define USART_IT_CTS ((uint16_t)0x096A)
#define USART_IT_ERR ((uint16_t)0x0060)
#define USART_IT_ORE ((uint16_t)0x0360)
#define USART_IT_NE ((uint16_t)0x0260)
#define USART_IT_FE ((uint16_t)0x0160)
6.串口使能。串口使能是通过函数 USART_Cmd()来实现的，这个很容易理解，使用方法是：
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口
7.开启串口响应中断。有些时候当我们还需要开启串口中断，那么我们还需要使能串口中断，使能串口中断的函数是：
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState)
这个函数的第二个入口参数是标示使能串口的类型，也就是使能哪种中断，因为串口的中断类型有很多种。比如在接收到数据的时候（RXNE 读数据寄存器非空），我们要产生中断，那么我们开启中断的方法是：
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断，接收到数据中断我们在发送数据结束的时候（TC，发送完成）要产生中断，那么方法是：
USART_ITConfig(USART1，USART_IT_TC，ENABLE);
8.获取相应中断状态。当我们使能了某个中断的时候，当该中断发生了，就会设置状态寄存器中的某个标志位。经常我们在中断处理函数中，要判断该中断是哪种中断，使用的函数是：
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT)
比如我们使能了串口发送完成中断，那么当中断发生了， 我们便可以在中断处理函数中调用这个函数来判断到底是否是串口发送完成中断，方法是：
USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC)
返回值是 SET，说明是串口发送完成中断发生。
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附相关解析：
USART_IT_PE 奇偶错误中断
USART_IT_TXE 发送中断
USART_IT_TC 传输完成中断
USART_IT_RXNE 接收中断
USART_IT_IDLE 空闲总线中断
USART_IT_LBD LIN中断检测中断
USART_IT_CTS CTS中断
USART_IT_ERR 错误中断
