開(kāi)發(fā)環(huán)境：

MDK：Keil 5.30

開(kāi)發(fā)板：GD32F207I-EVAL

MCU：GD32F207IK

1 串口簡(jiǎn)介

USART(Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter，通用同步-異步接收發(fā)射器)提供了一種靈活的方法與使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NRZ異步串行數(shù)據(jù)格式的外部設(shè)備之間進(jìn)行全雙工數(shù)據(jù)交換。USART利用分?jǐn)?shù)波特率發(fā)生器提供寬范圍的波特率選擇。它支持同步單向通信和半雙工單線(xiàn)通信，也支持LIN(局部互連網(wǎng))，智能卡協(xié)議和IrDA(紅外數(shù)據(jù)組織)SIR ENDEC規(guī)范，以及調(diào)制解調(diào)器(CTS/RTS)操作。它還允許多處理器通信。使用多緩沖器配置的DMA方式，可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。

雖然USART既可以同步又可以異步，但是常見(jiàn)的最常用的就是使用功能的異步功能，如果作為異步通信就是UART（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter），可以說(shuō)，UART是USART的子集，但是同步通信相比異步通信多了一根時(shí)鐘同步信號(hào)線(xiàn)。

下面簡(jiǎn)單介紹下同步和異步。

在同步通訊中，收發(fā)設(shè)備雙方會(huì)使用一根信號(hào)線(xiàn)表示時(shí)鐘信號(hào)，在時(shí)鐘信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下雙方進(jìn)行協(xié)調(diào)，同步數(shù)據(jù)，見(jiàn)下圖。通訊中通常雙方會(huì)統(tǒng)一規(guī)定在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿或下降沿對(duì)數(shù)據(jù)線(xiàn)進(jìn)行采樣。

在異步通訊中不使用時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，它們直接在數(shù)據(jù)信號(hào)中穿插一些同步用的信號(hào)位，或者把主體數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，以數(shù)據(jù)幀的格式傳輸數(shù)據(jù)，見(jiàn)下圖，某些通訊中還需要雙方約定數(shù)據(jù)的傳輸速率，以便更好地同步。

在同步通訊中，數(shù)據(jù)信號(hào)所傳輸?shù)膬?nèi)容絕大部分就是有效數(shù)據(jù)，而異步通訊中會(huì)包含有幀的各種標(biāo)識(shí)符，所以同步通訊的效率更高，但是同步通訊雙方的時(shí)鐘允許誤差較小，而異步通訊雙方的時(shí)鐘允許誤差較大。

從上面的介紹可以看出，USART以同步方式通信需要時(shí)鐘同步信號(hào)，但不需要額外的起始、停止位，可以實(shí)現(xiàn)更快的傳輸速度。但USART控制起來(lái)更復(fù)雜，因此本文主要講解以異步通信。

異步串行通信以字符為單位，即一個(gè)字符一個(gè)字符地傳送 。

串口外設(shè)的架構(gòu)圖看起來(lái)十分復(fù)雜，實(shí)際上對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，我們只需要大概了解串口發(fā)送的過(guò)程即可。從下至上，我們看到串口外設(shè)主要由三個(gè)部分組成，分別是波特率控制、收發(fā)控制和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)移。

• 波特率控制

波特率，即每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)，用b/s（bps）表示，通過(guò)對(duì)時(shí)鐘的控制可以改變波特率。在配置波特率時(shí)，我們向波特比率寄存器 USART_BAUD寫(xiě)入?yún)?shù)，修改了串口時(shí)鐘的分頻值USARTDIV。USART_BAUD寄存器包括兩部分，分別是INTDIV（USARTDIV 的整數(shù)部分）和FRADIV（USARTDIV 的小數(shù)）部分，最終，計(jì)算公式為 USARTDIV= INTDIV+（FRADIV/16）。

USARTDIV 是對(duì)串口外設(shè)的時(shí)鐘源進(jìn)行分頻的，USART0/5的系統(tǒng)時(shí)鐘為PCLK2， USART1/2和UART3/4/6/7的系統(tǒng)時(shí)鐘為PCLK1，串口的時(shí)鐘源經(jīng)過(guò) USARTDIV 分頻后分別輸出作為發(fā)送器時(shí)鐘及接收器時(shí)鐘，控制發(fā)送和接收的時(shí)序。在使能USART之前，必須在時(shí)鐘控制單元使能系統(tǒng)時(shí)鐘。

• 收發(fā)控制

圍繞著發(fā)送器和接收器控制部分，有好多個(gè)寄存器 ：STAT0、USART_CTL0、USART_CTL1、USART_CTL2和 STAT1，即USART 的三個(gè)控制寄存器（Control Register）及一個(gè)狀態(tài)寄存器（Status Register）。通過(guò)向寄存器寫(xiě)入 各種控制參數(shù)來(lái)控制發(fā)送和接收，如奇偶校驗(yàn)位、停止位等，還包括對(duì)USART 中斷的控制；串口的狀態(tài)在任何時(shí)候都可以從狀態(tài)寄存器中查詢(xún)得到。其中停止位的配置如下圖所示。

• 發(fā)送配置步驟：

1.在USART_CTL0寄存器中置位UEN位，使能USART；

2.通過(guò)USART_CTL0寄存器的WL設(shè)置字長(zhǎng)；

3.在USART_CTL1寄存器中寫(xiě)STB[1:0]位來(lái)設(shè)置停止位的長(zhǎng)度；

4.如果選擇了多級(jí)緩存通信方式，應(yīng)該在USART_CTL2寄存器中使能DMA (DENT位)；

5.在USART_BAUD寄存器中設(shè)置波特率；

6.在USART_CTL0寄存器中設(shè)置TEN位；

7.等待TBE置位；

8.向USART_DATA寄存器寫(xiě)數(shù)據(jù)；

9.若DMA未使能，每發(fā)送一個(gè)字節(jié)都需重復(fù)步驟7-8；

10.等待TC=1，發(fā)送完成。

在禁用USART或進(jìn)入低功耗狀態(tài)之前，必須等待TC置位。先讀USART_STAT0然后再寫(xiě)USART_DATA可將TC位清0。在多級(jí)緩存通信方式(DENT=1)下，直接向TC寫(xiě)0，也能清TC。

• 接收配置步驟：

1.寫(xiě)USART_CTL0寄存器的WL位去設(shè)置字長(zhǎng)；

2.在USART_CTL1寄存器中寫(xiě)STB[1:0]位來(lái)設(shè)置停止位的長(zhǎng)度；

3.如果選擇了多級(jí)緩存通信方式，應(yīng)該在USART_CTL2寄存器中使能DMA(DENR位)；

4.在USART_BAUD寄存器中設(shè)置波特率；

5.在USART_CTL0寄存器中置位UEN位，使能USART；

6.在USART_CTL0中設(shè)置REN位。

接收器在使能后若檢測(cè)到一個(gè)有效的起始脈沖便開(kāi)始接收碼流。在接收一個(gè)數(shù)據(jù)幀的過(guò)程中會(huì)檢測(cè)噪聲錯(cuò)誤，奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤，幀錯(cuò)誤和過(guò)載錯(cuò)誤。

當(dāng)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀， USART_STAT0寄存器中的RBNE置位，如果設(shè)置了USART_CTL0寄存器中相應(yīng)的中斷使能位RBNEIE，將會(huì)產(chǎn)生中斷。在USART_STAT0寄存器中可以觀察接收狀態(tài)標(biāo)志。

軟件可以通過(guò)讀USART_DATA寄存器或者DMA方式獲取接收到的數(shù)據(jù)。不管是直接讀寄存器還是通過(guò)DMA，只要是對(duì)USART_DATA寄存器的一個(gè)讀操作都可以清除RBNE位。

在接收過(guò)程中，需使能REN位，不然當(dāng)前的數(shù)據(jù)幀將會(huì)丟失。

以上對(duì)串口通信進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，為了方便各位讀者朋友更好的理解，在這里筆者將引入一個(gè)新的思想--系統(tǒng)分層思想。既然各位對(duì)著有意于嵌入式，那么必須得有對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)要有一定的認(rèn)知。對(duì)GD32裸機(jī)開(kāi)發(fā)，我們可以將分為三層：物理層、協(xié)議層和應(yīng)用層。前文講了這么多也是對(duì)串口協(xié)議進(jìn)行分析，常用的物理層的串口通信標(biāo)準(zhǔn)有232和485。

【注】UART和USART的區(qū)別

USART(universal synchronous asynchronous receiver and transmitte): 通用同步異步收發(fā)器，USART是一個(gè)串行通信設(shè)備，可以靈活地與外部設(shè)備進(jìn)行全雙工數(shù)據(jù)交換。

UART(universal asynchronous receiver and transmitter): 通用異步收發(fā)器，異步串行通信口(UART)就是我們?cè)谇度胧街谐Ｕf(shuō)的串口，它還是一種通用的數(shù)據(jù)通信議。從名字上可以看出，USART在UART基礎(chǔ)上增加了同步功能，即USART是UART的增強(qiáng)型。

當(dāng)我們使用USART在異步通信的時(shí)候，它與UART沒(méi)有什么區(qū)別，但是用在同步通信的時(shí)候，區(qū)別就很明顯了：大家都知道同步通信需要時(shí)鐘來(lái)觸發(fā)數(shù)據(jù)傳輸，也就是說(shuō)USART相對(duì)UART的區(qū)別之一就是能提供主動(dòng)時(shí)鐘。如GD32的USART可以提供時(shí)鐘支持ISO7816的智能卡接口。

USART是指單片機(jī)的一個(gè)端口模塊，可以根據(jù)需要配置成同步模式（SPI，I2C），也可以將其配置為異步模式，后者就是UART。所以說(shuō)UART姑且可以稱(chēng)之為一個(gè)與SPI，I2C對(duì)等的“協(xié)議”，而USART則不是一個(gè)協(xié)議，而是更應(yīng)該理解為一個(gè)實(shí)體。相比于同步通訊，UART不需要統(tǒng)一的時(shí)鐘線(xiàn)，接線(xiàn)更加方便。但是，為了正常的對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，使用UART通訊的雙方必須事先約定好波特率，即每個(gè)碼元的長(zhǎng)度。

關(guān)于串口的深入理解，請(qǐng)參看筆者文章：

https://blog.bruceou.cn/2021/01/detailed-explanation-of-stm32-serial-communication/555/

2 串口通信的寄存器描述

串口常用的寄存器有狀態(tài)寄存器(USART_STATx)、數(shù)據(jù)寄存器(USART_DATA)、波特比率寄存器(USART_BAUD)、控制寄存器 (USART_CTLx)。

3 串口硬件

串口的接口通過(guò)三個(gè)引腳與其他設(shè)備連接在一起。任何USART雙向通信至少需要兩個(gè)腳：接收數(shù)據(jù)輸入(RX)和發(fā)送數(shù)據(jù)輸出(TX)。

• RX：接收數(shù)據(jù)串行輸入。通過(guò)采樣技術(shù)來(lái)區(qū)別數(shù)據(jù)和噪音，從而恢復(fù)數(shù)據(jù)。
• TX ：發(fā)送數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)發(fā)送器被禁止時(shí)，輸出引腳恢復(fù)到它的I/O端口配置。當(dāng)發(fā)送器被激活，并且不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，TX引腳處于高電平。在單線(xiàn)和智能卡模式里，此I/O 口被同時(shí)用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

板子使用串口0，接口用的232，但對(duì)于軟件來(lái)說(shuō)，都是一樣的。

4 串口發(fā)送（重定向printf）

4.1 串口發(fā)送實(shí)現(xiàn)

下面筆者就用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)來(lái)操作串口0。

1.串口配置

• 串口0時(shí)鐘使能

串口1是掛載在 APB2 下面的外設(shè)，所以使能函數(shù)為：

rcu_periph_clock_enable(RCU_USART0);

值得注意的是，不僅要打開(kāi)串口的時(shí)鐘，還需要打開(kāi)相應(yīng)GPIO的時(shí)鐘，最終的代碼如下：

rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);

• 配置串口GPIO

這個(gè)比較簡(jiǎn)單，前面的章節(jié)已經(jīng)講過(guò)了，只需要注意的是，這里的GPIO不再是普通GPIO，要配置成復(fù)用功能，因此TX和RX分別配置成GPIO_MODE_AF_PP和GPIO_MODE_IN_FLOATING。

• 串口復(fù)位

當(dāng)外設(shè)出現(xiàn)異常的時(shí)候可以通過(guò)復(fù)位設(shè)置，實(shí)現(xiàn)該外設(shè)的復(fù)位，然后重新配置這個(gè)外設(shè)達(dá)到讓其重新工作的目的。一般在系統(tǒng)剛開(kāi)始配置外設(shè)的時(shí)候，都會(huì)先執(zhí)行復(fù)位該外設(shè)的操作。復(fù)位的是在函數(shù)usart_deinit()中完成：

void usart_deinit(uint32_t usart_periph);

比如我們要復(fù)位串口0，方法為：

usart_deinit(USART0);

• 串口參數(shù)初始化

串口初始化是以下函數(shù)設(shè)置：

void usart_baudrate_set(uint32_t usart_periph, uint32_t baudval); //設(shè)置波特率
void usart_word_length_set(uint32_t usart_periph, uint32_t wlen); //設(shè)置傳輸字長(zhǎng)
void usart_stop_bit_set(uint32_t usart_periph, uint32_t stblen); //設(shè)置停止位
void usart_parity_config(uint32_t usart_periph, uint32_t paritycfg); //設(shè)置校驗(yàn)位
void usart_hardware_flow_rts_config(uint32_t usart_periph, uint32_t rtsconfig); //設(shè)置RTS流控
void usart_hardware_flow_cts_config(uint32_t usart_periph, uint32_t ctsconfig); //設(shè)置CTS流控
void usart_receive_config(uint32_t usart_periph, uint32_t rxconfig); //設(shè)置接收使能
void usart_transmit_config(uint32_t usart_periph, uint32_t txconfig); //設(shè)置發(fā)送使能

從上面的初始化格式可以看出初始化需要設(shè)置的參數(shù)為：波特率，字長(zhǎng)，停止位，奇偶校驗(yàn)位，硬件數(shù)據(jù)流控制，模式（收，發(fā)）。 我們可以根據(jù)需要設(shè)置這些參數(shù)。

• 串口使能

串口使能是通過(guò)函數(shù)usart_enable()來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)很容易理解，使用方法是：

usart_enable(USART0);

到此，串口初始化的基本配置就算完成了，完整初始化代碼如下：

/*
    brief      configure COM port
    param[in]  com_typedef_enum com_id, uint32_t baudval
    param[out] none
    retval     none
*/
void com_init(com_typedef_enum com_id, uint32_t baudval)
{
    /* enable GPIO clock */
    rcu_periph_clock_enable(COM_GPIO_CLK[com_id]);

    /* enable USART clock */
    rcu_periph_clock_enable(COM_CLK[com_id]);

    /* connect port to USARTx_Tx */
    gpio_init(COM_GPIO_PORT[com_id], GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, COM_TX_PIN[com_id]);

    /* connect port to USARTx_Rx */
    gpio_init(COM_GPIO_PORT[com_id], GPIO_MODE_IN_FLOATING, GPIO_OSPEED_50MHZ, COM_RX_PIN[com_id]);

    /* USART configure */
    usart_deinit(COM_USART[com_id]);
    usart_baudrate_set(COM_USART[com_id], baudval);
    usart_word_length_set(COM_USART[com_id], USART_WL_8BIT);
    usart_stop_bit_set(COM_USART[com_id], USART_STB_1BIT);
    usart_parity_config(COM_USART[com_id], USART_PM_NONE);
    usart_hardware_flow_rts_config(COM_USART[com_id], USART_RTS_DISABLE);
    usart_hardware_flow_cts_config(COM_USART[com_id], USART_CTS_DISABLE);
    usart_receive_config(COM_USART[com_id], USART_RECEIVE_ENABLE);
    usart_transmit_config(COM_USART[com_id], USART_TRANSMIT_ENABLE);
    usart_enable(COM_USART[com_id]);
}

2.數(shù)據(jù)發(fā)送與接收

GD32 的發(fā)送與接收是通過(guò)數(shù)據(jù)寄存器USART_DATA來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這是一個(gè)雙寄存器。當(dāng)向該寄存器寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)候，串口就會(huì)自動(dòng)發(fā)送，當(dāng)收到數(shù)據(jù)的時(shí)候，也是存在該寄存器內(nèi)。

GD32庫(kù)函數(shù)操作USART_DATA寄存器發(fā)送數(shù)據(jù)的函數(shù)是：

void usart_data_transmit(uint32_t usart_periph, uint16_t data);

通過(guò)該函數(shù)向串口寄存器 USART_DR 寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)。

GD32庫(kù)函數(shù)操作USART_DATA寄存器讀取串口接收到的數(shù)據(jù)的函數(shù)是：

uint16_t usart_data_receive(uint32_t usart_periph);

通過(guò)該函數(shù)可以讀取串口接受到的數(shù)據(jù)。

3.串口狀態(tài)

串口的狀態(tài)可以通過(guò)狀態(tài)寄存器USART_STAT0讀取。

狀態(tài)寄存器的其他位我們這里就不做過(guò)多講解，大家需要可以查看中文參考手冊(cè)。

在我們固件庫(kù)函數(shù)里面，讀取串口狀態(tài)的函數(shù)是：

FlagStatus usart_flag_get(uint32_t usart_periph, usart_flag_enum flag);

這個(gè)函數(shù)的第二個(gè)入口參數(shù)非常關(guān)鍵， 它是標(biāo)示我們要查看串口的哪種狀態(tài)， 比如上面講解的TBE(讀數(shù)據(jù)寄存器非空)以及 TC(發(fā)送完成)。例如我們要判斷讀寄存器是否非空(TBE)， 操作庫(kù)函數(shù)的方法是：

usart_flag_get (USART0, USART_FLAG_TBE);

我們要判斷發(fā)送是否完成(TC)，操作庫(kù)函數(shù)的方法是：

usart_flag_get (USART0, USART_FLAG_TC);

這些標(biāo)識(shí)號(hào)是通過(guò)枚舉類(lèi)型定義的：

/* USART flags */
typedef enum {
    /* flags in STAT0 register */
    USART_FLAG_CTSF = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT0_REG_OFFSET, 9U),      /*!< CTS change flag */
    USART_FLAG_LBDF = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT0_REG_OFFSET, 8U),      /*!< LIN break detected flag */
    USART_FLAG_TBE = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT0_REG_OFFSET, 7U),       /*!< transmit data buffer empty */
    USART_FLAG_TC = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT0_REG_OFFSET, 6U),        /*!< transmission complete */
    USART_FLAG_RBNE = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT0_REG_OFFSET, 5U),      /*!< read data buffer not empty */
    USART_FLAG_IDLEF = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT0_REG_OFFSET, 4U),     /*!< IDLE frame detected flag */
    USART_FLAG_ORERR = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT0_REG_OFFSET, 3U),     /*!< overrun error */
    USART_FLAG_NERR = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT0_REG_OFFSET, 2U),      /*!< noise error flag */
    USART_FLAG_FERR = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT0_REG_OFFSET, 1U),      /*!< frame error flag */
    USART_FLAG_PERR = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT0_REG_OFFSET, 0U),      /*!< parity error flag */
    /* flags in STAT1 register */
    USART_FLAG_BSY = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT1_REG_OFFSET, 16U),      /*!< busy flag */
    USART_FLAG_EB = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT1_REG_OFFSET, 12U),       /*!< end of block flag */
    USART_FLAG_RT = USART_REGIDX_BIT(USART_STAT1_REG_OFFSET, 11U)        /*!< receiver timeout flag */
} usart_flag_enum;

另外，筆者在此給出輸出格式的說(shuō)明，請(qǐng)讀者朋友參考。

接下來(lái)就可以實(shí)現(xiàn)串口的發(fā)送了，這里對(duì)發(fā)送函數(shù)進(jìn)行封裝。

/**
  * @brief  串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) 
  * @param  ch：待發(fā)送字符
  * @retval None
  */
void usart_send_byte(uint8_t ch)
{
    /* 發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)到USART */
    usart_data_transmit(USART0,ch);

    /* 等待發(fā)送完畢 */
    while (usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TBE) == RESET);	
}

/**
  * @brief  串口發(fā)送指定長(zhǎng)度的字符串
  * @param  str：待發(fā)送字符串緩沖器
  *         strlen:指定字符串長(zhǎng)度
  * @retval None
  */
void usart_sendStr_length(uint8_t *str,uint32_t strlen)
{
    unsigned int k=0;
    do 
    {
        usart_send_byte(*(str + k));
        k++;
    } while(k < strlen);
}

/**
  * @brief  串口發(fā)送字符串，直到遇到字符串結(jié)束符
  * @param  str：待發(fā)送字符串緩沖器
  * @retval None
  */
void usart_send_string(uint8_t *str)
{
	  unsigned int k=0;
    do 
    {
        usart_send_byte(*(str + k));
        k++;
    } while(*(str + k)!='');
}

這樣就方便多了，然后再主函數(shù)中調(diào)用發(fā)送函數(shù)。

/*
    brief      main function
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
int main(void)
{
    char str[20];

    //systick init
    sysTick_init();

    //usart init 115200 8-N-1
    com_init(COM1, 115200);

    usart_send_string((uint8_t*)"This is COM1
");

    /* sprintf函數(shù)把格式化的數(shù)據(jù)寫(xiě)入某個(gè)字符串  */
    sprintf(str,"20%02d-%02d-%02d",22,05,15); 

    usart_send_string((uint8_t*)str);

    while(1)
    {

    }
}

下面筆者還要介紹一種常用的串口打印方式I/O重定向，也就是使用printf打印數(shù)據(jù)到終端，但是我們的裸機(jī)系統(tǒng)沒(méi)有終端，因此如果想讓printf / scanf向USART0發(fā)送、獲取數(shù)據(jù)，需要通過(guò)代碼指定C標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)輸入/輸出函數(shù)的控制終端設(shè)備，也就是使用功能I/O重定向。

在stdio.h有相應(yīng)的接口。

/*
    * dynamically allocates a buffer of the right size for the
    * formatted string, and returns it in (*strp). Formal return value
    * is the same as any other printf variant, except that it returns
    * -1 if the buffer could not be allocated.
    *
    * (The functions with __ARM_ prefixed names are identical to the
    * ones without, but are available in all compilation modes without
    * violating user namespace.)
    */
extern _ARMABI int fgetc(FILE * /*stream*/) __attribute__((__nonnull__(1)));
   /*
    * reads at most one less than the number of characters specified by n from
    * the stream pointed to by stream into the array pointed to by s. No
    * additional characters are read after a new-line character (which is
    * retained) or after end-of-file. A null character is written immediately
    * after the last character read into the array.
    * Returns: s if successful. If end-of-file is encountered and no characters
    *          have been read into the array, the contents of the array remain
    *          unchanged and a null pointer is returned. If a read error occurs
    *          during the operation, the array contents are indeterminate and a
    *          null pointer is returned.
    */
extern _ARMABI int fputc(int /*c*/, FILE * /*stream*/) __attribute__((__nonnull__(2)));

下面我們以實(shí)現(xiàn)printf打印數(shù)據(jù)到USART（即重定義fputc函數(shù)）的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

/**
  * @brief  重定向c庫(kù)函數(shù)printf到USART1
  * @param  None
  * @retval 
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    /*清除標(biāo)志位*/
    usart_flag_clear(USART0,USART_FLAG_TC);

    /* 發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)到USART0 */
    usart_data_transmit(USART0, (uint8_t) ch);

    /* 等待發(fā)送完畢 */
    while (usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_TC) == RESET);	

    return (ch);
}

scanf同理。

/**
  * @brief  重定向c庫(kù)函數(shù)scanf到USART0
  * @param  None
  * @retval None
  */
int fgetc(FILE *f)
{
    /* 等待串口0輸入數(shù)據(jù) */
    while (usart_flag_get(USART0, USART_FLAG_RBNE) == RESET);

    return (int)usart_data_receive(USART0);
}

接下來(lái)就可使用printf和scanf函數(shù)了。

/*
    brief      main function
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
int main(void)
{
    char str[20];

    //systick init
    sysTick_init();

    //usart init 115200 8-N-1
    com_init(COM1, 115200);

    printf("This is COM1
");	

    /* sprintf函數(shù)把格式化的數(shù)據(jù)寫(xiě)入某個(gè)字符串  */  
    sprintf(str,"20%02d-%02d-%02d",22,05,15); 

    printf("%s",str);

    while(1)
    {

    }
}

完整代碼請(qǐng)查看配套程序，另外還需添加微庫(kù)以便支持printf。具體設(shè)置參看本節(jié)后文的小貼士部分。

我們來(lái)總結(jié)下串口發(fā)送的流程：

1.初始化硬件，時(shí)鐘；

2.USART 的GPIO初始化，USART參數(shù)初始化；

3.重定向printf

4.打印輸出

4.2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

將程序編譯好下載到板子中，打開(kāi)串口助手，按下圖設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，按下板子的復(fù)位按鍵，在接收區(qū)可以看到如下信息。

5 串口接收數(shù)據(jù)（中斷方式）

5.1 串口接收實(shí)現(xiàn)

中斷方式相對(duì)于與普通方式，還需要開(kāi)啟中斷并且初始化 NVIC以及中斷服務(wù)函數(shù)。

• 開(kāi)啟中斷

在接收到數(shù)據(jù)的時(shí)候（RBNE讀數(shù)據(jù)寄存器非空），我們要產(chǎn)生中斷，那么我們開(kāi)啟中斷的方法是：

usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_RBNE); /* 使能串口0接收中斷 */

在發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束的時(shí)候（ TC， 發(fā)送完成） 要產(chǎn)生中斷，那么方法是：

usart_interrupt_enable(USART0, USART_INT_TBE);

開(kāi)啟NVIC中斷以及優(yōu)先級(jí)。

nvic_irq_enable(USART0_IRQn, 0, 0);

• 中斷服務(wù)函數(shù)

/*!
    rief      this function handles USART0 exception
    param[in]  none
    param[out] none
    
etval     none
*/
void USART0_IRQHandler(void)
{
    uint8_t ch;
    if(RESET != usart_interrupt_flag_get(USART0, USART_INT_FLAG_RBNE))
    {
        /* read one byte from the receive data register */
        ch = (uint8_t)usart_data_receive(USART0);

        printf( "%c", ch );    //將接受到的數(shù)據(jù)直接返回打印
    }
}

在中斷服務(wù)程序中，接收到數(shù)據(jù)后立即輸出。

主函數(shù)代碼如下：

/*
    brief      main function
    param[in]  none
    param[out] none
    retval     none
*/
int main(void)
{
    char str[20];

    //systick init
    sysTick_init();

    //usart init 115200 8-N-1
    com_init(COM1, 115200, 0, 1);

    printf("This is COM1
");	

    /* sprintf函數(shù)把格式化的數(shù)據(jù)寫(xiě)入某個(gè)字符串  */  
    sprintf(str,"20%02d-%02d-%02d",22,05,15); 

    printf("%s
",str);

    while(1)
    {

    }
}

總結(jié)下串口接收的編程流程：

1.硬件初始化，時(shí)鐘初始化；

2.串口GPIO初始化，串口參數(shù)配置；

3.在main()函數(shù)中使能中斷接收；

4.編寫(xiě)中斷回調(diào)函數(shù)，處理接收的數(shù)據(jù)，

【注】中斷接收函數(shù)只能觸發(fā)一次接收中斷，所以我們需要在中斷回調(diào)函數(shù)中再次調(diào)用中斷接收函數(shù)。這里可以對(duì)比下標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的流程。

5.2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

將程序編譯好下載到板子中，打開(kāi)串口助手，按下圖設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，按下板子的復(fù)位按鍵，在接收區(qū)可以看到如下信息。