代码收藏家技术教程 2023-03-30

“使用GD32F450串口：深入探索GD32F4系列第四部分”

GD32F4使用标准库来配置串口

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本文介绍了用GD32的标准库来使用GD32F450的串口，配置中断接收，对于将串口映射为printf请参考我的另一篇文章：

其实我感觉串口初始化比较简单，注意细节就不会有问题。主要有人问我，我一想正好可以水一篇文章，赚点CSDN原力，于是整理了这个。

1. 系统环境

系统：win10

ide：keil5

测试芯片：GD32F450

用户手册版本：GD32F4xx_yonghushouce_Rev2.6.pdf

数据手册版本：GD32F450xx_Datasheet_Rev2.2.pdf

2. 初始化串口(USART0为例)

2.1 开启引脚和外设时钟

//开启时钟
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);//使能引脚时钟
rcu_periph_clock_enable(RCU_USART0);//使能外设时钟

2.2 将引脚配置为复用功能

//配置复用功能
gpio_af_set(GPIOA, GPIO_AF_7, GPIO_PIN_9); //配置PA9为复用类别7
gpio_af_set(GPIOA, GPIO_AF_7, GPIO_PIN_10);

在数据手册中指出，对于GPIO，当作为外设接口的时候将要启用AFIO功能（在用户手册叫备用功能），也就是复用，引脚最多支持16种复用模式，每个引脚支持的复用种类，和种类所对应的功能是固定的，如下图(我的是在《GD32F450xx_Datasheet_Rev2.2.pdf》的第2.6.4章节)：

通过红框内可知，当将引脚PA9.PA10复用为AF_7，则引脚功能为串口0收发接口。对于将串口0复用到其他引脚，要去数据手册上查找对应的AF组别。

2.3 配置引脚的模式

在数据手册中，我们知道标准gpio的结构图，如下：

//配置pa9引脚的模式
gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_PIN_9);//配置pa9为复用上拉模式
gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_9);//配置pa9为推挽输出，速度为50M
//配置pa10引脚的模式
gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_PIN_10);//配置pa10为复用上拉模式
//gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_10);//这条语句只对输出引脚有效，输入的不需要添加这句话

2.4 配置串口参数

//串口配置
usart_deinit(USART0);	//复位串口
usart_baudrate_set(USART0,115200U);	//设置串口波特率

这里只设置了波特率，起始奇偶校验，数据位数，停止位设置都有相应的函数，在gd32f4xx_usart.c中，如：

void usart_parity_config(uint32_t usart_periph, uint32_t paritycfg)//设置奇偶校验
void usart_word_length_set(uint32_t usart_periph, uint32_t wlen)//配置数据位数
void usart_stop_bit_set(uint32_t usart_periph, uint32_t stblen)//设置停止位
void usart_data_first_config(uint32_t usart_periph, uint32_t msbf)//设置数据发送和接收的时候数据高位在前还是低位在前

对于串口，波特率是必须设置的，其他可以不设置，就会配置成：不奇偶校验、8位数据位、一个停止位、数据低位在前的默认模式。

2.5 使能串口

usart_receive_config(USART0, USART_RECEIVE_ENABLE);//使能串口接收
usart_transmit_config(USART0, USART_TRANSMIT_ENABLE);//使能串口发送
usart_enable(USART0);//使能串口

2.6 举一个完整的例子

#include "gd32f4xx.h"
#include "gd32f450z_eval.h"
#include "systick.h"

void uart0_init()
{
    //开启时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);//使能引脚时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_USART0);//使能外设时钟

    //配置复用功能
    gpio_af_set(GPIOA, GPIO_AF_7, GPIO_PIN_9); //配置PA9为复用类别7
    gpio_af_set(GPIOA, GPIO_AF_7, GPIO_PIN_10);

    //配置引脚的模式
    gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_PIN_9);//配置pa9为复用上拉模式
    gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_9);//配置pa9为推挽输出，速度为50M

    gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_PIN_10);
    //gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_10);//这就话对输入引脚来说

    //串口配置
    usart_deinit(USART0);	//复位串口
    usart_baudrate_set(USART0,115200U);	//设置串口波特率		
    usart_receive_config(USART0, USART_RECEIVE_ENABLE);//使能串口接收
    usart_transmit_config(USART0, USART_TRANSMIT_ENABLE);//使能串口发送
    usart_enable(USART0);//使能串口
}

int main(void)
{
    uint16_t rx_data = 0;
	//初始化串口
	uart0_init();

    while(1){
        //数据接收
        while (usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_RBNE) == RESET);
		rx_data = usart_data_receive(USART0); //获取字符 
        //发送数据    
        usart_data_transmit(USART0, (uint8_t)rx_data);
        while(RESET == usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE));
    }
}

现在把usb转串口接到mcu引脚上，上位机发送什么，mcu就会返回什么，一个简单的串口0回显就完成了。

3. 串口中断的使用

上面虽然可以使用串口，但是对于我们来讲，使用串口中断接收才是我们最常用的方式。

3.1 开启中断

开启中断一般包括部分：

系统刚启动，首先要配置系统的中断优先级分组，抢占优先级和响应优先级位数。

配置外设中断的响应优先级和抢占优先级。

对于外设，要配置使能中断的类型，比如：使能串口接收中断和发送中断。

编写中断函数。

针对这4点，下面分别实现。

在gd32f4xx_misc.c里面有GD标准库提供的函数nvic_priority_group_set是设置中断优先级分组的函数，参数对应如下：

NVIC_PRIGROUP_PRE0_SUB4     :0 bits for pre-emption priority 4 bits for subpriority
NVIC_PRIGROUP_PRE1_SUB3     :1 bits for pre-emption priority 3 bits for subpriority
NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2     :2 bits for pre-emption priority 2 bits for subpriority
NVIC_PRIGROUP_PRE3_SUB1     :3 bits for pre-emption priority 1 bits for subpriority
NVIC_PRIGROUP_PRE4_SUB0     :4 bits for pre-emption priority 0 bits for subpriority

nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE0_SUB4)

对于中断分组还有另外一个函数NVIC_SetPriorityGrouping，在core_cm4.h中，这两个函数效果是一样的。

同样设置中断的优先级也提供了GD标准库和ARM核心库两种函数，：

nvic_irq_enable(USART0_IRQn, 0, 0);//GD标准库

NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0x00U);//基于CMSIS标准的ARM库函数

对于开启中断，我们要在初始化串口后，添加：

//使能串口接收中断
usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_RBNE);
//使能串口发送中断
//usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_TBE);

编写串口中断函数

开启中断后，就要编写中断函数，一般我们都将中断函数放在gd32f4xx_it.c中，和STM32一样，GD的中断函数名字也是固定的。

void USART0_IRQHandler(void)
{
    if((RESET != usart_interrupt_flag_get(USART0, USART_INT_FLAG_RBNE)) && 
       (RESET != usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_RBNE))){
        /* Read one byte from the receive data register */
    }
       
    if((RESET != usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE)) && 
       (RESET != usart_interrupt_flag_get(USART0, USART_INT_FLAG_TBE))){
        /* Write one byte to the transmit data register */
    }
}

3.2 举一个完整的例子

针对上面的叙述，进行总结，如下：

#include "gd32f4xx.h"
#include "gd32f450z_eval.h"
#include "systick.h"

void uart0_init()
{
    //开启时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);//使能引脚时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_USART0);//使能外设时钟

    //配置复用功能
    gpio_af_set(GPIOA, GPIO_AF_7, GPIO_PIN_9); //配置PA9为复用类别7
    gpio_af_set(GPIOA, GPIO_AF_7, GPIO_PIN_10);

    //配置引脚的模式
    gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_PIN_9);//配置pa9为复用上拉模式
    gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_9);//配置pa9为推挽输出，速度为50M

    gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_PIN_10);
    //gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_10);

    //串口配置
    usart_deinit(USART0);	//复位串口
    usart_baudrate_set(USART0,115200U);	//设置串口波特率		
    usart_receive_config(USART0, USART_RECEIVE_ENABLE);//使能串口接收
    usart_transmit_config(USART0, USART_TRANSMIT_ENABLE);//使能串口发送
    usart_enable(USART0);//使能串口
}

int main(void)
{
    uint16_t rx_data = 0;
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE0_SUB4);//配置优先级分组
	//初始化串口
	uart0_init();
	nvic_irq_enable(USART0_IRQn, 0, 0);//设置串口中断的优先级
	//开启串口接收中断
    usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_RBNE);
    //开启串口发送中断
    //usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_TBE);//暂时不开启串口发送中断
    while(1){
		;
    }
}

在gd32f4xx_it.c编写串口中断函数

void USART0_IRQHandler(void)
{
    uint8_t rx_data = 0;
    //当接收中断发生
    if((RESET != usart_interrupt_flag_get(USART0, USART_INT_FLAG_RBNE)) && 
       (RESET != usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_RBNE))){
        /* Read one byte from the receive data register */
        rx_data = (uint8_t)usart_data_receive(USART0);//获取接收到的数据
 		usart_data_transmit(USART0, rx_data);//将接收到的字符输出，做回显显示
    }
    
     //当发送中断发生
    if((RESET != usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE)) && 
       (RESET != usart_interrupt_flag_get(USART0, USART_INT_FLAG_TBE))){
        /* Write one byte to the transmit data register */
    }
}

通过这个程序就能实现串口的中断接受了。

注意：相对于stm32的标准库需要手动清除中断标志位，GD在发生中断后不需要手动调用clear函数清零，那是因为它可以自动清零，在用户手册里面写了它自动清零的条件，如下：

即可以调用函数清零：

usart_interrupt_flag_clear(USART0, USART_INT_FLAG_RBNE);//清除接收中断发生标志位

或，当读取接收寄存器的时候，接收中断发生标志位自动清除

usart_data_receive(USART0);//获取接收到的数据

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2. 初始化串口(USART0为例)

2.1 开启引脚和外设时钟

2.2 将引脚配置为复用功能

2.3 配置引脚的模式

2.4 配置串口参数

2.5 使能串口

2.6 举一个完整的例子

3. 串口中断的使用

3.1 开启中断

3.2 举一个完整的例子

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