stm32之串口/蓝牙控制led灯

该文章记录学习stm32串口遇到的一些问题，完整代码地址。

一、项目描述

通过串口或蓝牙发送指令来控制led灯。

open ------> led 亮
close ------> led 灭
其它 -------> 反馈给串口或蓝牙错误指令

二、项目用到的模块

stm32 串口1,PA9(TX), PA10(RX)
HC01 蓝牙模块，PA9(TX), PA10(RX)
led灯, PB8

三、USART1关键配置说明

四、代码说明

main.c中主要代码如下：

#define UART1_REC_LEN 200uint16_t UART1_RX_STA=0;
uint8_t buf=0;
// 接收缓冲, 串口接收到的数据放在这个数组里，最大UART1_REC_LEN个字节
uint8_t UART1_RX_Buffer[UART1_REC_LEN];void SystemClock_Config(void);// 接收中断
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {if(huart->Instance != USART1) {return;}// 数据接收完成if((UART1_RX_STA & 0x8000) != 0) {HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &buf, 1);return;}// 接收到回车之后判断后续的是不是换行，如果是换行，数据接收完成，但是还要开启一下中断if(UART1_RX_STA&0x4000) {UART1_RX_STA= (buf == 0x0a) ? (UART1_RX_STA| 0x8000) : 0;} else {// 接收到回车，将高第二位置1，否则继续接收数据if(buf == 0x0d) {UART1_RX_STA |= 0x4000;} else {UART1_RX_Buffer[UART1_RX_STA&0x3fff] = buf;UART1_RX_STA ++;if(UART1_RX_STA > UART1_REC_LEN - 1) {UART1_RX_STA = 0;}}}HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &buf, 1);
}int fputc(int ch, FILE *file) {unsigned char temp[1] = {ch};HAL_UART_Transmit(&huart1, temp, 1, 0xfff);return ch;
}int main(void)
{HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_USART1_UART_Init();HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &buf, 1);while (1){if(UART1_RX_STA & 0x8000){printf("收到数据：");if(UART1_RX_Buffer[0] == '\0') continue;if(!strcmp((const char *)UART1_RX_Buffer, "open")) {HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);} else if(!strcmp((const char *)UART1_RX_Buffer, "close")){HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);} else {printf("error code");}HAL_UART_Transmit(&huart1, UART1_RX_Buffer, UART1_RX_STA & 0x3fff, 0xffff);while(huart1.gState != HAL_UART_STATE_READY);UART1_RX_STA = 0;} else {printf("hello heart\r\n");}HAL_Delay(1000);}
}

4.1、重定向printf打印功能到串口

重写fputc函数就可以重定向printf，里面就是调用了HAL库中串口的发送函数。

int fputc(int ch, FILE *file) {unsigned char temp[1] = {ch};HAL_UART_Transmit(&huart1, temp, 1, 0xfff);return ch;
}

注意：这里需要在keil 选中Use Micro LIB,否则会不成功。

4.2、开启接收中断

初始化完成之后和接收中断函数调用完成之后，需要重新调用接收中断函数

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &buf, 1);

4.3、接收中断函数

这里定义一个uint16_t类型的UART1_RX_STA变量，其中

最高位表示是否数据完成
次高位表示是否接收了回车
其它位表示接收的字节数

注意点:

中断函数最好不要有延时函数，可能会造成数据接收异常
中断函数最好不要打印函数，也可能导致时间过长，造成数据异常
双串口调试（正好板子上引出了两组USART1引脚）
串口和蓝牙同时连接时，最好只用一个发，要不然可能有影响

4.4、串口初始化函数

void MX_USART1_UART_Init(void)
{huart1.Instance = USART1;huart1.Init.BaudRate = 9600;huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK){Error_Handler();}
}

Instance类型USART_TypeDef，主要是串口包含的寄存器，USART1是一个宏，绑定串口1的物理地址，方式和之前介绍的GPIO类似。

另外USART1 是挂载到APB2总线上，其它串口挂载到APB1总线上。

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

huart1 的类型是UART_HandleTypeDef，定义如下

typedef struct __UART_HandleTypeDef
{USART_TypeDef                 *Instance;        UART_InitTypeDef              Init;             const uint8_t                 *pTxBuffPtr;      uint16_t                      TxXferSize;      __IO uint16_t                 TxXferCount;      uint8_t                       *pRxBuffPtr;     uint16_t                      RxXferSize;       __IO uint16_t                 RxXferCount;      __IO HAL_UART_RxTypeTypeDef ReceptionType;      __IO HAL_UART_RxEventTypeTypeDef RxEventType;   DMA_HandleTypeDef             *hdmatx;          DMA_HandleTypeDef             *hdmarx;          HAL_LockTypeDef               Lock;             __IO HAL_UART_StateTypeDef    gState;                                                           __IO HAL_UART_StateTypeDef    RxState;          __IO uint32_t                 ErrorCode;        #if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1)void (* TxHalfCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart);        *******省略代码*******
#endif  /* USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS */} UART_HandleTypeDef;

Init类型如下，主要是设置数据传输的配置。

typedef struct
{uint32_t BaudRate;                 uint32_t WordLength;               uint32_t StopBits;                 uint32_t Parity;                   uint32_t Mode;                      uint32_t HwFlowCtl;                 uint32_t OverSampling;              
} UART_InitTypeDef;

Init 主要配置波特率，字长，停止位等等。

其实HAL库中的模块配置都很相似，包括GPIO, 定时器等。

4.4.1、HAL_UART_Init

主要操作如下，代码已经添加了注释

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef *huart)
{//判断 是否地址无效if (huart == NULL){return HAL_ERROR;}// 流控制位有效或无效时的操作if (huart->Init.HwFlowCtl != UART_HWCONTROL_NONE){// 流控制器只适用于串口1 2 3 assert_param(IS_UART_HWFLOW_INSTANCE(huart->Instance));assert_param(IS_UART_HARDWARE_FLOW_CONTROL(huart->Init.HwFlowCtl));}else{assert_param(IS_UART_INSTANCE(huart->Instance));}assert_param(IS_UART_WORD_LENGTH(huart->Init.WordLength));
#if defined(USART_CR1_OVER8)assert_param(IS_UART_OVERSAMPLING(huart->Init.OverSampling));
#endif /* USART_CR1_OVER8 */if (huart->gState == HAL_UART_STATE_RESET){// 先解锁再操作huart->Lock = HAL_UNLOCKED;// 这里没有定义回调，只会走else
#if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1)UART_InitCallbacksToDefault(huart);if (huart->MspInitCallback == NULL){huart->MspInitCallback = HAL_UART_MspInit;}huart->MspInitCallback(huart);
#else//初始化GPIO，串口优先级等HAL_UART_MspInit(huart);
#endif /* (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS) */}huart->gState = HAL_UART_STATE_BUSY;// 先关闭串口，再操作，最后打开串口__HAL_UART_DISABLE(huart);UART_SetConfig(huart);/* In asynchronous mode, the following bits must be kept cleared:- LINEN and CLKEN bits in the USART_CR2 register,- SCEN, HDSEL and IREN  bits in the USART_CR3 register.*///异步模式下，USART_CR2的LINEN（局域网模式）和CLKEN（时钟使能）要清0// USART_CR3的SCEN, HDSE， IREN ，STOP（文档里有说明）要清0CLEAR_BIT(huart->Instance->CR2, (USART_CR2_LINEN | USART_CR2_CLKEN));CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, (USART_CR3_SCEN | USART_CR3_HDSEL | USART_CR3_IREN));__HAL_UART_ENABLE(huart);// 设置串口的初始化状态huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE;huart->gState = HAL_UART_STATE_READY;huart->RxState = HAL_UART_STATE_READY;huart->RxEventType = HAL_UART_RXEVENT_TC;return HAL_OK;
}

UART_SetConfig 是串口的主要寄存器配置，核心代码如下

static void UART_SetConfig(UART_HandleTypeDef *huart)
{uint32_t tmpreg;uint32_t pclk;// 设置停止位MODIFY_REG(huart->Instance->CR2, USART_CR2_STOP, huart->Init.StopBits);// 根据Init.WordLength 配置USART1_CR1寄存器中各位#if defined(USART_CR1_OVER8)tmpreg = (uint32_t)huart->Init.WordLength | huart->Init.Parity | huart->Init.Mode | huart->Init.OverSampling;MODIFY_REG(huart->Instance->CR1,(uint32_t)(USART_CR1_M | USART_CR1_PCE | USART_CR1_PS | USART_CR1_TE | USART_CR1_RE | USART_CR1_OVER8),tmpreg);
#elsetmpreg = (uint32_t)huart->Init.WordLength | huart->Init.Parity | huart->Init.Mode;MODIFY_REG(huart->Instance->CR1,(uint32_t)(USART_CR1_M | USART_CR1_PCE | USART_CR1_PS | USART_CR1_TE | USART_CR1_RE),tmpreg);
#endif /* USART_CR1_OVER8 */// 配置USART1_CR3寄存器中的RTSE（RTS使能）,CTSE(CTS使能)MODIFY_REG(huart->Instance->CR3, (USART_CR3_RTSE | USART_CR3_CTSE), huart->Init.HwFlowCtl);// 配置时钟if(huart->Instance == USART1){pclk = HAL_RCC_GetPCLK2Freq();}else{pclk = HAL_RCC_GetPCLK1Freq();}// 配置波特率
#if defined(USART_CR1_OVER8)if (huart->Init.OverSampling == UART_OVERSAMPLING_8){huart->Instance->BRR = UART_BRR_SAMPLING8(pclk, huart->Init.BaudRate);}else{huart->Instance->BRR = UART_BRR_SAMPLING16(pclk, huart->Init.BaudRate);}
#elsehuart->Instance->BRR = UART_BRR_SAMPLING16(pclk, huart->Init.BaudRate);
#endif /* USART_CR1_OVER8 */
}

pclk的获取，这里大致分析下它的实现

uint32_t HAL_RCC_GetPCLK2Freq(void)
{// HAL_RCC_GetHCLKFreq 最终获取的是系统核心时钟16000000hz// CFGR是时钟配置寄存器，这里要配置的是PPRE2,在11-13位，APB预分频（APB2）// RCC_CFGR_PPRE2 = 11 1000 0000 0000 正好对应11-13位// RCC_CFGR_PPRE2_Pos = 8// const uint8_t APBPrescTable[8U] =  {0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4};// APBPrescTable[(RCC->CFGR & RCC_CFGR_PPRE2) >> RCC_CFGR_PPRE2_Pos] 这个操作是获取分频系数// 获取之后将 16000000hz 相除return (HAL_RCC_GetHCLKFreq() >> APBPrescTable[(RCC->CFGR & RCC_CFGR_PPRE2) >> RCC_CFGR_PPRE2_Pos]);
}

五、效果图