实验（二）：USART应用：指令控制RGB 彩灯实验设计

一、实验目的与任务

实验目的：

1. 学习对USART的使用；

2. 掌握KEIL5的仿真与调试。

任务：

1.   根据要求编写程序，并写出原理性注释；

2. 将检查程序运行的结果，分析一下是否正确；

3. 完成所建工程的验证调试。

二、实验要求

编写程序让开发板接收USART 数据，然后根据数据内容控制RGB 彩灯的颜色。

三、实验内容及步骤

1. 设计电路图

图1 RGBLED灯与STM32单片机接口电路

2. 软件设计流程图

图2 软件流程图

3. 实验步骤

（1）运行Keil uVision5开发环境，建立一个项目工程。

（2）在工程中添加main.c文件，因需要用到LED灯，所以将上次实验写好的LED文件移植到该工程中，然后在main.c中调用，如图3所示。

图3 main.c程序

（3）在工程中添加main.c文件，因其本实验用到串口通讯，故再建立一个MyUSART.c和MyUSART.h的两个文件，首先编写主函数MyUSART.c的源代码，如图4所示。

图4 MyUSART.c程序

（4）编写MyUSART.h程序，方便以后工程文件以移植，使项目工程工具有移植性，如图5所示。

图5 LED.h程序

运行并调试成功并无错误和警告。

（5）仿真图

图6 仿真图

4. 调试验证及结果

（1）将开发板连接到电脑上，使用STLINK将程序烧录到STM32单片机中，同时将CH340模块与STM32连接，如图7所示：

图7 烧录程序

（2）程序烧录后，观察到串口发送的数据，如图8所示：

图8 串口发送的数据

（3）程序烧录后，观察到LED灯根据电脑通过串口发送的不同数字闪烁不同颜色，如图9所示：

图9 LED灯闪烁抓拍

四、实验代码分析

（1）USART初始化程序：

void MyUSART_Init(void)
{//开启时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//初始化引脚GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//TX引脚，复用推挽输出;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//RX引脚，浮空输入或上拉输入GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//初始化USARTUSART_InitTypeDef USART_InitStruct;USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;//设置比特率USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件流控制（不适应）USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx| USART_Mode_Rx;//串口模式（发送,接收）USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;//校验位（不校验）USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//停止位USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}

（2）USART功能函数程序：

//重定向printf
int fputc(int ch, FILE *f)
{USART_SendData(USART1,(uint8_t) ch);while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);return ch;
}/*** @brief  接收数据* @param  * @retval */
uint8_t MyUSART_ReceiveData(void)
{	uint8_t RxData;if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == SET){RxData = USART_ReceiveData(USART1);}return RxData;
}

（3）main函数程序：

uint8_t Dta = 0;int main(){LCD_Init();MyUSART_Init();printf("Hello World\r\n");while(1){//接收数据Dta = MyUSART_ReceiveData();if(Dta == 1)//LED1闪烁{LED1_Turn();Delay_ms(100);LED1_Turn();Delay_ms(100);}else if(Dta == 2)//LED2闪烁{LED2_Turn();Delay_ms(100);LED2_Turn();Delay_ms(100);}else if(Dta == 3)//LED3闪烁{LED3_Turn();Delay_ms(100);LED3_Turn();Delay_ms(100);}else//LED熄灭{GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3);}}
}

五、实验总结

本次实验是一次关于USART的实验，通过编写程序实现STM32F103C8T6接收外部USART发送的数据，并控制RGB彩灯的颜色。本次实验的主要目的是学习USART的使用和掌握KEIL5的仿真与调试。

在实验中，首先需要配置USART的相关参数，包括波特率、数据位、停止位和校验位等，以便正确地接收外部发送的数据。其次，需要编写相应的程序来解析和处理接收到的数据，并根据数据内容控制RGB彩灯的颜色。在编写程序的过程中，需要注意一些细节问题，如数据的解析、控制指令的识别和处理等。

在实验过程中，我遇到了一些问题，例如USART接收到的数据不正确，RGB彩灯颜色控制不准确等。通过调试程序，逐步解决了这些问题，最终成功实现了外部数据的接收和RGB彩灯的颜色控制。

总的来说，本次实验让我更深入地了解了USART的使用和调试方法，并提高了我的程序设计和调试能力。同时，通过实验，我也更加熟悉了KEIL5的使用方法和调试工具的应用，这将对今后的开发工作有所帮助。

总之，本次实验是一次非常有收获的实验，让我更加深入地了解了嵌入式系统的开发和调试方法，也让我更加自信地面对今后的开发工作。我相信这次实验经历会成为我日后工作的宝贵经验和资产。

源码：实验二