单片机串口通讯实战:详解STM32的串口编程与数据传输

 

引言: 单片机串口通讯是应用非常广泛的通讯方式,具有简单、灵活、稳定等特点。本文将深入探讨单片机串口通讯的原理、应用和性能优化,同时介绍如何使用STM32单片机进行串口编程,并提供详细的代码示例和注释。

一、单片机串口通讯的原理和工作方式

1.1 串口通讯的基本原理

1.2 串口通讯的工作流程

1.3 串口通讯的通信协议(如RS-232、RS-485等)

二、STM32单片机串口通讯的编程方法

2.1 STM32串口寄存器和配置

2.2 串口初始化和配置

2.3 串口发送和接收数据

三、STM32单片机串口通讯的数据传输

3.1 串口发送数据

3.2 串口接收数据

3.3 数据传输中的常见问题和解决方法

四、STM32单片机串口通讯的性能优化

4.1 波特率的选择与优化

4.2 缓冲区设计与数据流控制

4.3 中断和DMA的应用

五、STM32单片机串口通讯的实例代码和注释

#include "stm32f4xx.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"UART_HandleTypeDef huart2;void SystemClock_Config(void);
void Error_Handler(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_USART2_UART_Init();uint8_t dataToSend[20] = "Hello, world!\r\n";uint8_t receivedData[20];while (1){HAL_UART_Transmit(&huart2, dataToSend, 20, HAL_MAX_DELAY);HAL_UART_Receive(&huart2, receivedData, 20, HAL_MAX_DELAY);}
}void SystemClock_Config(void)
{RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 8;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 360;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK){Error_Handler();}if (HAL_PWREx_EnableOverDrive() != HAL_OK){Error_Handler();}RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK){Error_Handler();}
}static void MX_USART2_UART_Init(void)
{huart2.Instance = USART2;huart2.Init.BaudRate = 115200;huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK){Error_Handler();}
}static void MX_GPIO_Init(void)
{__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART2;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}void Error_Handler(void)
{while (1){}
}void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};if (huart->Instance == USART2){__HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART2;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);}
}

代码说明和注释:

  • 代码开头部分包含了必要的头文件和初始化函数的声明。

  • main()函数中,我们进行了单片机的初始化,配置了系统时钟和串口。

  • 在主循环中,我们通过调用HAL_UART_Transmit()HAL_UART_Receive()函数进行串口数据的发送和接收。

  • SystemClock_Config()函数配置了系统时钟,使用的是外部高速晶振。

  • MX_USART2_UART_Init()函数对串口进行初始化,配置波特率、数据位、停止位等参数。

  • MX_GPIO_Init()函数对引脚进行初始化,将引脚设置为复用功能,与串口功能相对应。

  • Error_Handler()函数是错误处理函数,当出现错误时将会进入死循环。

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