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UART编程（寄存器）

news 2025/8/28 8:43:06

1. 串口编程步骤

1.1 看原理图确定引脚

有很多串口，使用哪一个？看原理图确定

1.2 配置引脚为UART功能

至少用到发送、接收引脚：txd、rxd
需要把这些引脚配置为UART功能，并使能UART模块

1.3 设置串口参数

有哪些参数？
- 波特率
- 数据位
- 校验位
- 停止位
示例：比如15200,8n1表示波特率为115200,8个数据为，没有校验位，1个停止位

1.4 根据状态寄存器读写数据

肯定有一个数据寄存器，程序把数据写入，即刻通过串口向外发送数据
肯定有一个数据寄存器，程序读取这个寄存器，就可以获得先前接收到的数据
很多有状态寄存器
- 判断数据是否发送出去？是否发送成功？
- 判断是否接收到了数据？

2. STM32F103串口框架

各类芯片的UART框图都是类似的，当设置好UART后，程序读写数据寄存器就可以接收、发送数据了。

3. STM32F103串口操作

3.1 看原理图确定引脚

100ASM STM32F103的USART1接到一个USB串口芯片，然后就可以通过USB线连接电脑了
原理图如下

上图中的USART1_RX、USART1_TX，接到了PA9、PA10

3.2 配置引脚为UART功能

3.2.1 使能GPIOA/USART1模块

需要设置GPIOA的寄存器，选择引脚功能：所以要使能GPIOA模块。 GPIOA模块、USART1模块的使能都是在同一个寄存器里实现。

3.2.2 配置引脚功能

从上图可以知道，PA9、PA10有三种功能：GPIO、USART1、TIMER1。

3.3 设置串口参数

3.3.1 设置波特率

波特率算公式：

USARTDIV由整数部分、小数部分组成，计算公式如下： USARTDIV = DIV_Mantissa + (DIV_Fraction / 16) DIV_Mantissa和DIV_Fraction来自USART_BRR寄存器，如下图：

3.3.2 设置数据格式

比如数据位设置为8，无校验位，停止位设置为1。需要设置2个寄存器。

USART1_CR1：用来设置数据位、校验位，使能USART
USART_CR2：用来设置停止位

3.4 根据状态寄存器读写数据

状态寄存器
数据寄存器写、读这个寄存器，就可：发送、读取串口数据，如下图：

3.5 USART1的寄存器地址

基地址

USART寄存器用结构体来表示比较方便：

typedef unsigned int uint32_t;
typedef struct
{volatile uint32_t SR;    /*!< USART Status register, Address offset: 0x00 */volatile uint32_t DR;    /*!< USART Data register,   Address offset: 0x04 */volatile uint32_t BRR;   /*!< USART Baud rate register, Address offset: 0x08 */volatile uint32_t CR1;   /*!< USART Control register 1, Address offset: 0x0C */volatile uint32_t CR2;   /*!< USART Control register 2, Address offset: 0x10 */volatile uint32_t CR3;   /*!< USART Control register 3, Address offset: 0x14 */volatile uint32_t GTPR;  /*!< USART Guard time and prescaler register, Address offset: 0x18 */
} USART_TypeDef;

USART_TypeDef *usart1 = (USART_TypeDef *)0x40013800;

4. 写程序

uart.h

#ifndef _UART_H_
#define _UART_H_typedef unsigned int uint32_t;
typedef struct
{volatile uint32_t SR;    /*!< USART Status register, Address offset: 0x00 */volatile uint32_t DR;    /*!< USART Data register,   Address offset: 0x04 */volatile uint32_t BRR;   /*!< USART Baud rate register, Address offset: 0x08 */volatile uint32_t CR1;   /*!< USART Control register 1, Address offset: 0x0C */volatile uint32_t CR2;   /*!< USART Control register 2, Address offset: 0x10 */volatile uint32_t CR3;   /*!< USART Control register 3, Address offset: 0x14 */volatile uint32_t GTPR;  /*!< USART Guard time and prescaler register, Address offset: 0x18 */
} USART_TypeDef;void uart_init(void);
char getchar(void);
void putchar(char c);#endif

uart.c

#include "uart.h"
void uart_init(void)
{USART_TypeDef *usart1 = (USART_TypeDef *)0x40013800;//使能GPIOA/USART1模块unsigned int *pRcc = (unsigned int *)(0x40021000 +  0x18);*pRcc |= (1<<2);pRcc = (unsigned int *)(0x40021000 +  0x18);*pRcc |= (1<<14);//配置引脚功能unsigned int *pMode = (unsigned int *)(0x40010800 + 0x04);*pMode &= ~((3<<4) | (3<<6));//PA9 -TX*pMode |= (1<<4) | (2<<6);*pMode &= ~((3<<8) | (3<<10));//PA10 -RX*pMode |= (0<<8) | (1<<10);/*设置波特率* 115200 = 8000000/16/USARTDIV* USARTDIV = 4.34* DIV_Mantissa = 4* DIV_Fraction / 16 = 0.34* DIV_Fraction = 16 * 0.34 = 5* 真实波特率:* DIV_Fraction / 16 = 5 / 16 = 0.3125* USARTDIV = DIV_Mantissa + DIV_Fraction / 16 = 4.3125* baudrate = 8000000/16/4.3125 = 115942*/
#define DIV_Mantissa 4
#define DIV_Fraction 5usart1 -> BRR = (DIV_Mantissa << 4) | (5);//设置数据格式usart1 -> CR1 = (1 << 13) | (0 << 12) | (0 << 10) | (1 << 3) | (1 << 2);usart1 -> CR2 &= ~(0x11 << 12); //1位停止位//使能USART1//在配置CR1时已经使能tx,rx
}char getchar(void)
{USART_TypeDef *usart1 = (USART_TypeDef *)0x40013800;while((usart1 -> SR & (1 << 5)) == 0);//出来循环就是有数据return usart1 -> DR;
}void putchar(char c)
{USART_TypeDef *usart1 = (USART_TypeDef *)0x40013800;while((usart1 -> SR & (1 << 7)) == 0);//出来循环就是发送成功usart1 -> DR = c;}

main.c

#include "uart.h"
void delay(int time)
{while(time --);}
int main()
{uart_init();char c;putchar('1');putchar('0');putchar('0');putchar('a');putchar('s');putchar('k');putchar('\n');putchar('\r');    while(1){c = getchar();putchar(c);putchar(c+1);}}

测试结果：