STM32调试大法之串口通讯

开发过程经常需要查看某些特定参数。通常的方法可以使用paintf进行打印输出，观察具体的变量值。STM32内部集成有USART的串口功能，可以通过串口直接输出到电脑（上位机）。使用非常方便，基本不需要不需要写代码，只要配置一下就可以使用。

简单设置就可以看到上面的效果

配置方法：
1、重定向printf的输出函数 int fputc(int ch, FILE *f)
2、配置STM32F10x的USART串口

重定向方法 stdio.h 的输出内容

int fputc(int ch, FILE *f)
{
  // 等待USART1 数据发送完成（发送区域空）
  while (!(USART1->SR & USART_SR_TXE));
  // 填充发送寄存器，数据 + 校验位 最多9位
  USART1->DR = (ch & 0x1FF);

  return (ch);
}

启动STM32的 USART1 串口

1、使能复用功能
2、使能 A引脚（USART1 在 PA9，PA10）
3、使能 USART1
4、设置 PA9（TX）复用推挽输出
5、设置 PA10（RX）输入浮空
6、设置串口参数：波特率、数据位、校验、停止位、流控制
7、使能串口、使能输入、使能输出

void serial_init(void)
{
  //
  //  设置串口调试
  //   
  //     输  出： USART1
  //     引  脚： PA9(TX), PA10(RX)
  //     波特率： 9600
  //     数据位： 8 bit (default)  (CR1)
  //     校  验： none  (default)  (CR1)
  //     停止位： 1 bit (default)  (CR2)
  //     流控制： none  (default)  (CR3)
  //
  // 清除设置后上面配置为系统默认状态

  int i;
  /// 使能复用功能，使能GPIOA，使能USART1
  RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_AFIOEN | RCC_APB2ENR_IOPAEN | RCC_APB2ENR_USART1EN;
  // 关闭映射，确保USART使用 PA9，PA10
  AFIO->MAPR &= ~AFIO_MAPR_USART1_REMAP;

  // 清除PA9，PA10状态
  GPIOA->CRH &= ~( GPIO_CRH_CNF9 | GPIO_CRH_MODE9 | 
                   GPIO_CRH_CNF10 | GPIO_CRH_MODE10 );
  // 设置PA9 发送 为复用推挽输出 2MHz
  GPIOA->CRH |= GPIO_CR_AFOUT_PP2MHz & ( GPIO_CRH_CNF9 | GPIO_CRH_MODE9 );
  // 设置PA10接收 为复用上拉下拉模式
  GPIOA->CRH |= GPIO_CR_AFIN_PULLDOWN & ( GPIO_CRH_CNF10 | GPIO_CRH_MODE10 );


  // 设置波特率为 9600
  // 计算方法
  //          总线时钟 / (16分频 * 波特率)
  //   Baud = 72,000,000 / (16 * 9600) = 468.75
  //   整数部分 << 4 + 取整(小数部分 * 16)
  //   468 << 4 + 0.75 * 16
  USART1->BRR = __USART_BRR(72000000, 9600);

  // 清除寄存器状态
  USART1->CR1 = USART_CR1_REST;
  USART1->CR2 = USART_CR2_REST;           // 停止位 1
  USART1->CR3 = USART_CR3_REST;           // 没用控制流

  // 防止产生不必要的信息，作延时处理
  for (i = 0; i < 0x1000; i++) __NOP();

  // USART1 使能, 使能输出，使能输入
  USART1->CR1 =  USART_CR1_UE | USART_CR1_TE | USART_CR1_RE;

}

注意：
USART的波特率计算是由总线决定的，不是由系统时钟决定的。
legend: fCK - Input clock to the peripheral (PCLK1 for USART2, 3, 4, 5 or PCLK2 for USART1)  
Only USART1 is clocked with PCLK2 (72 MHz Max). Other USARTs are clocked with
PCLK1 (36 MHz Max).
即：高速总线APB2的USART1最大能达到72MHz，其他在低速总线APB1上的USART的最高只有36MHz

整个过程中关键的输出定向主要用到了2个寄存器：

一个状态寄存器，检查发送是否为空（USART_ST_TXE）

一个数据寄存器，用于发送数据

int main(void)
{
  uint8_t ud = 'a';
  Delay_init();
  // 初始化串口调试
  serial_init();

  // 使用寄存器直接 输出 a~z
  while (ud <= 'z') {
    while (!(USART1->SR & USART_SR_TXE));
    USART1->DR = ud;
    ud++;
  }

  // 使用打印重定向输出字符串
  printf("\ntest!\n");
  printf("USART1 使能, 使能输出，使能输入\n");

  ud = 'a';
  while (1) {  
    Delay(20); // 太快降低速度方便看结果（200ms延迟）
    // 使用寄存器直接输出
    while (!(USART1->SR & USART_SR_TXE));
    USART1->DR = ud;
    ud++;    

    // 使用打印输出换行
    if (ud > 'z') {
      ud = 'a';
      printf("\n");  
    }
  };       

}

具体的配置寄存器可以查看《参考手册》

完整代码

常量定义

#define GPIO_CR_RESET                 (uint32_t)0x44444444 
#define GPIO_CR_MODE_INPUT            (uint32_t)0x00000000
#define GPIO_CR_MODE_2MHz             (uint32_t)0x22222222
#define GPIO_CR_MODE_10MHz            (uint32_t)0x11111111
#define GPIO_CR_MODE_50MHz            (uint32_t)0x33333333

#define GPIO_CR_GP_PUSHPULL           (uint32_t)0x00000000
#define GPIO_CR_GP_OPENDRAIN          (uint32_t)0x44444444 
#define GPIO_CR_OUT_PP2MHz            (GPIO_CR_MODE_2MHz | GPIO_CR_GP_PUSHPULL)
#define GPIO_CR_OUT_PP50MHz           (GPIO_CR_MODE_50MHz | GPIO_CR_GP_PUSHPULL)


#define GPIO_CR_AFO_PUSHPULL           (uint32_t)0x88888888
#define GPIO_CR_AFO_OPENDRAIN          (uint32_t)0xcccccccc 

#define GPIO_CR_AFOUT_PP2MHz          (GPIO_CR_MODE_2MHz | GPIO_CR_AFO_PUSHPULL)  // 复用推挽输出，2MHz
#define GPIO_CR_AFIN_FLOAT            (uint32_t)0x44444444  // 复用开漏输入
#define GPIO_CR_AFIN_PULLDOWN         (uint32_t)0x88888888  // 复用上拉下拉输入


#define USART_CR1_REST                (uint32_t)0x00000000
#define USART_CR2_REST                (uint32_t)0x00000000
#define USART_CR3_REST                (uint32_t)0x00000000

整理后的串口配置代码 Serial.c

/**
  ********************************************************************
  *
  * @file     serial.c
  * @author   fpack
  * @version  v1.0
  * @date     2014-9-1
  * @brief    小穆妹纸串口调试
  *
  ********************************************************************
  **/

#include <stdio.h>
#include "armsis.h"

/*----------------------------------------------------------------------------
 Define  Baudrate setting (BRR) for USART
 *----------------------------------------------------------------------------*/
#define __DIV(__PCLK, __BAUD)       ((__PCLK*25)/(4*__BAUD))
#define __DIVMANT(__PCLK, __BAUD)   (__DIV(__PCLK, __BAUD)/100)
#define __DIVFRAQ(__PCLK, __BAUD)   (((__DIV(__PCLK, __BAUD) - (__DIVMANT(__PCLK, __BAUD) * 100)) * 16 + 50) / 100)
#define __USART_BRR(__PCLK, __BAUD) ((__DIVMANT(__PCLK, __BAUD) << 4)|(__DIVFRAQ(__PCLK, __BAUD) & 0x0F))


//struct __FILE { int handle; /* Add whatever you need here */ };
//FILE __stdout;
//FILE __stdin;

int fputc(int ch, FILE *f)
{
  // 等待USART1 数据发送完成（发送区域空）
  while (!(USART1->SR & USART_SR_TXE));
  USART1->DR = (ch & 0x1FF);

  return (ch);
}


void serial_init(void)
{
  //
  //  设置串口调试
  //   
  //     输  出： USART1
  //     引  脚： PA9(TX), PA10(RX)
  //     波特率： 9600
  //     数据位： 8 bit (default)  (CR1)
  //     校  验： none  (default)  (CR1)
  //     停止位： 1 bit (default)  (CR2)
  //     流控制： none  (default)  (CR3)
  //
  // 清除设置后上面配置为系统默认状态

  int i;
  /// 使能复用功能，使能GPIOA，使能USART1
  RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_AFIOEN | RCC_APB2ENR_IOPAEN | RCC_APB2ENR_USART1EN;
  // 关闭映射，确保USART使用 PA9，PA10
  AFIO->MAPR &= ~AFIO_MAPR_USART1_REMAP;

  // 清除PA9，PA10状态
  GPIOA->CRH &= ~( GPIO_CRH_CNF9 | GPIO_CRH_MODE9 | 
                   GPIO_CRH_CNF10 | GPIO_CRH_MODE10 );
  // 设置PA9 发送 为复用推挽输出 2MHz
  GPIOA->CRH |= GPIO_CR_AFOUT_PP2MHz & ( GPIO_CRH_CNF9 | GPIO_CRH_MODE9 );
  // 设置PA10接收 为复用上拉下拉模式
  GPIOA->CRH |= GPIO_CR_AFIN_PULLDOWN & ( GPIO_CRH_CNF10 | GPIO_CRH_MODE10 );


  // 设置波特率为 9600
  // 计算方法
  //          总线时钟 / (16分频 * 波特率)
  //   Baud = 72,000,000 / (16 * 9600) = 468.75
  //   整数部分 << 4 + 取整(小数部分 * 16)
  //   468 << 4 + 0.75 * 16
  USART1->BRR = __USART_BRR(72000000, 9600);

  // 清除寄存器状态
  USART1->CR1 = USART_CR1_REST;
  USART1->CR2 = USART_CR2_REST;           // 停止位 1
  USART1->CR3 = USART_CR3_REST;           // 没用控制流

  // 防止产生不必要的信息
  for (i = 0; i < 0x1000; i++) __NOP();

  // USART1 使能, 使能输出，使能输入
  USART1->CR1 =  USART_CR1_UE | USART_CR1_TE | USART_CR1_RE;

}

串口调试头 Serial.h

/**
  ********************************************************************
  *
  * @file     serial.h
  * @author   fpack
  * @version  v1.0
  * @date     2014-9-1
  * @brief    小穆妹纸串口调试
  *
  ********************************************************************
  **/


#ifndef __SERIAL_H__
#define __SERIAL_H__

#ifdef __cplusplus
  extern "C" {
#endif

void serial_init(void);


#ifdef __cplusplus    
  }
#endif

#endif

2016-05-02

STM32调试大法 之 串口通讯

重定向方法 stdio.h 的输出内容

启动STM32的 USART1 串口

完整代码

常量定义

整理后的串口配置代码 Serial.c

串口调试头 Serial.h