自写Usart_Printf()串口发送函数实现方法详解

2024-04-20 17:48
文章标签 实现 函数 方法 详解 串口 发送 usart printf 自写

本文主要是介绍自写Usart_Printf()串口发送函数实现方法详解，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

STM32串口发送函数

  • printf()函数
    • 方法一：在你的代码前加上以下代码即可
    • 方法二：在你的代码前加上以下代码并配置编译器（对于KEIL）
  • Usart_Printf()函数
    • 数组的简单理解（实在抱歉，这里的str是指针，大家不要被这只“披着羊皮的狼”骗了）
    • 具体代码讲解
    • ① 如何操作TDR与RDR
    • ② TDR与RDR是如何工作的？（详说TDR）
    • ③奇偶校验问题

注意：本文参考STM32F10XXX数据手册

printf()函数

printf函数是C自带库函数，用C都非常的熟悉，STM32编程大多也用C，那么其是否也能够用printf()函数？

答案是肯定的，C所有标准库函数都可以在STM32编程中使用

方法一：在你的代码前加上以下代码即可

//printf输出与USARTy关联，能够传参
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)       /* 确保没有从 C 库链接使用半主机的函数 */
//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE 
{ 
int handle; }; FILE __stdout;       
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式    
_sys_exit(int x) 
{ 
x = x; 
} 
//重定义fputc函数 
int fputc(int ch, FILE *f)
{      
while(USART_GetFlagStatus(USARTy,USART_FLAG_TC)==RESET); USART_SendData(USARTy,(uint8_t)ch);   
return ch;
}
#endif

修改USARTy即可实现printf()函数与对应的串口关联，接下来就可以使用了

方法二：在你的代码前加上以下代码并配置编译器（对于KEIL）

//代码来源：\STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0\Project\STM32F10x_StdPeriph_Examples\USART\Printf
#ifdef __GNUC__/* With GCC/RAISONANCE, small printf (option LD Linker->Libraries->Small printfset to 'Yes') calls __io_putchar() */#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif /* __GNUC__ */PUTCHAR_PROTOTYPE
{/* Place your implementation of fputc here *//* e.g. write a character to the USART */USART_SendData(USART2, (uint8_t) ch);/* Loop until the end of transmission */while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) == RESET){}return ch;
}

在这里插入图片描述
图中的选项一定要勾上，不然无法正常使用printf()

注意：printf()函数只能与一个串口相关联，如果出现多个串口使用的情况下，那就只有自己写串口打印函数Usart_Printf()了

Usart_Printf()函数

Usart_Printf()并不是一个标准的库函数，所以名字是自己定义的，习惯写成这样大家都能看懂

其初始化代码如下

void Usart_Printf(u8 *str){u8 data=0;do{USART_SendData(USART2,str[data]);//发送一个字节while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TXE)==RESET);//等待单字发送完成data++;}while(str[data]!=0);  //判断数据是否发送完成                                                  }

在说代码之前先给大家小补一下C中数组的知识

数组的简单理解（实在抱歉，这里的str是指针，大家不要被这只“披着羊皮的狼”骗了）

学了C的朋友都知道数组，但可能还不太明白数组是怎样储存数据的，数组是一个相同类型变量的集合，我们只需要申明一个数组变量就可以对其下的各个变量进行操作

e.g.

int a[5];

  • 在内存中关联出一块内存名字叫a
    在这里插入图片描述

  • 将a划分为5等分，这些内存连续

  • 假设在该编译环境下，int占4个字节，那么每个元素所占内存即为4个字节

  • 整个数组所占内存为5x4=20个字节

  • 假设将"TP"存在char b[ ]中，那么b[0]=0x54('T’的ascll码)，b[1]=0x50('P’的ascll码)

具体代码讲解

  1. 上述代码中的u8实质表示unsigned char，在STM32标准库文件stdint.h与stm32f10x.h里面定义有
//stdint.h
typedef unsigned          char uint8_t;
//stm32f10x.h
typedef uint8_t  u8;
  1. USART_SendData()为定义在stm32f10x_usart.c下的标准库函数，其定义是这样的
/*** @brief  Transmits single data through the USARTx peripheral.* @param  USARTx: Select the USART or the UART peripheral. *   This parameter can be one of the following values:*   USART1, USART2, USART3, UART4 or UART5.* @param  Data: the data to transmit.* @retval None*/
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)
{/* Check the parameters */assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));assert_param(IS_USART_DATA(Data)); /* Transmit Data */USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF);
}
  1. USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF)这句代码为串口发送的核心
  • uint16_t表示短整形，占两个字节
//stdint.h
typedef unsigned short     int uint16_t;
  • USART_DR串口数据寄存器

在这里插入图片描述
DR分为TDR发送数据寄存器和RDR接受寄存器[8:0]位可编程数据有效位
在这里插入图片描述
针对上图可以提出以下3个问题：

① 如何操作TDR与RDR

来看看标准库是如何做到的

/*** @brief  Returns the most recent received data by the USARTx peripheral.* @param  USARTx: Select the USART or the UART peripheral. *   This parameter can be one of the following values:*   USART1, USART2, USART3, UART4 or UART5.* @retval The received data.*/
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx)
{/* Check the parameters */assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));/* Receive Data */return (uint16_t)(USARTx->DR & (uint16_t)0x01FF);
}
/*** @brief  Transmits single data through the USARTx peripheral.* @param  USARTx: Select the USART or the UART peripheral. *   This parameter can be one of the following values:*   USART1, USART2, USART3, UART4 or UART5.* @param  Data: the data to transmit.* @retval None*/
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)
{/* Check the parameters */assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));assert_param(IS_USART_DATA(Data)); /* Transmit Data */USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF);
}

通过分析标准库的接收和发送函数，不难得出结论：

针对DR读操作即为RDR，对DR写操作即为TDR

② TDR与RDR是如何工作的？（详说TDR）

在这里插入图片描述
假设调用函数是这样的 Usart_Printf(“ExclusiveTP is handsome.”)

 Usart_Printf("ExclusiveTP is handsome."){//str[0]=0x45('E')...str[3]=0x6c('l'),...str[11]=0x20(' '空格)...u8 data=0;do{USART_SendData(USART2,str[data]);//发送一个字节while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TXE)==RESET);//等待单字发送完成data++;}while(str[data]!=0);  //判断数据是否发送完成                                                  }USART_SendData(USART2, str[data])
{/* Check the parameters */assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USART2));assert_param(IS_USART_DATA(str[data])); /* Transmit Data */USART2->DR = (str[data]& (uint16_t)0x01FF);
}

Ⅰ.将字符串“ExclusiveTP is handsome.”存储在数组str[ ]
str[0]=0x45(‘E’)…str[3]=0x6c(‘l’),…str[11]=0x20(’ '空格)…（实在抱歉，这里的str是指针，大家不要被这只“披着羊皮的狼”骗了）
（编译器首先会取出str说指向的地址，然后加上中括号中的偏移地址构成一个新的地址，最后取出新地址中的值，比如str指向的地址为0xffff0000,str[4]的意思就是0xffff0000+4=0xffff0004）

（实在抱歉！！！自己学艺不精误导了大家，我一定会注意！！）

Ⅱ.data=0,USART_SendData(USART2,str[0])

Ⅲ. USART_SendData(USART2, str[0])

Ⅳ.USART2->DR = (str[0]& (uint16_t)0x01FF)

Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的实质是将0x45从TDR移入发送移位寄存器，特点是并行输入

Ⅴ.while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TXE)==RESET)

/*** @brief  Checks whether the specified USART flag is set or not.* @param  USARTx: Select the USART or the UART peripheral. *   This parameter can be one of the following values:*   USART1, USART2, USART3, UART4 or UART5.* @param  USART_FLAG: specifies the flag to check.*   This parameter can be one of the following values:*     @arg USART_FLAG_CTS:  CTS Change flag (not available for UART4 and UART5)*     @arg USART_FLAG_LBD:  LIN Break detection flag*     @arg USART_FLAG_TXE:  Transmit data register empty flag*     @arg USART_FLAG_TC:   Transmission Complete flag*     @arg USART_FLAG_RXNE: Receive data register not empty flag*     @arg USART_FLAG_IDLE: Idle Line detection flag*     @arg USART_FLAG_ORE:  OverRun Error flag*     @arg USART_FLAG_NE:   Noise Error flag*     @arg USART_FLAG_FE:   Framing Error flag*     @arg USART_FLAG_PE:   Parity Error flag* @retval The new state of USART_FLAG (SET or RESET).*/
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG)
{FlagStatus bitstatus = RESET;/* Check the parameters */assert_param(IS_USART_ALL_PERIPH(USARTx));assert_param(IS_USART_FLAG(USART_FLAG));/* The CTS flag is not available for UART4 and UART5 */if (USART_FLAG == USART_FLAG_CTS){assert_param(IS_USART_123_PERIPH(USARTx));}  if ((USARTx->SR & USART_FLAG) != (uint16_t)RESET){bitstatus = SET;}else{bitstatus = RESET;}return bitstatus;
}

USART_GetFlagStatus()是一个带返回值的标准库函数返回RESET或SET，也就是0与非0

代码的意思就是当USART_GetFlagStatus()返回值为0的时候就一直循环，但返回值为非0的时候就跳出循环执行下一行代码

进一步剖析就是USART2->SR & USART_FLAG_TXE的值如果不为0着跳出循环执行下一行代码

 @arg USART_FLAG_TXE:  Transmit data register empty flag

上方对USART_FLAG_TXE的解释为：发送数据寄存器（TDR）为空标志

#define USART_FLAG_TXE                       ((uint16_t)0x0080)

而USART_FLAG_TXE是个宏定义值为0x0080
在这里插入图片描述
USART->SR寄存器为串口状态寄存器，这里我们只看第八位为
TXE:发送数据寄存器空
0：数据没有被移到发送移位寄存器
1：数据已经被移到发送移位寄存器

上述代码实质就是USART2->SR & 0x0080，本质上就是确定USART->SR寄存器第八位（TXE）为0还是1
如果为0,那么USART2->SR & 0x0080=0，表示数据还没有从TDR移入发送移位寄存器，循环等待
如果为1，USART2->SR & 0x0080!=0,表示数据已经从TDR移入发送移位寄存器，执行下一行代码

Ⅵ.将0x45由移位寄存器通过TX引脚发出（串行输出，低位在前）

Ⅶ.data++
即data=1

Ⅷ.while(str[1]!=0)
检测下一个要发送的字节是否为NUL(空字符)
如果不为空则继续发送str[1],如果为空则发送结束

注意：这里的0不表示字符0，在ascll中字符0为0x30，这里串口通信都是以字符形式发送的

③奇偶校验问题

在这里插入图片描述

  • 奇偶校验位定义在数据位的MSB(最高位)中
  • 如果数据位为8位且进行了奇偶校验，那么实则只有[6:0]表示数据信息，第8位为奇偶校验位；如果数据位为9位且进行了奇偶校验，那么实则只有[7:0]表示数据信息，第9位为奇偶校验位；
  • 标准ascll码实则只有127个英文字符，只需要用7位二进制，为了统一在第8位写0
  • 为了区分汉字的编码与ascll码，汉字编码的第8位都为1
  • 如果串口通信设置的是8位数据字长无奇偶校验，则发送汉字与英文都不会乱码（要求：在上位机中将数据位设置为8且不进行奇偶校验）
  • 如果串口通信设置的是8位数据字长且进行奇偶校验，则英文不会出现乱码而汉字会出现乱码（要求：在上位机中将数据位设置为7且进行奇偶校验）
  • 如果串口通信设置的是9位数据字长且进行奇偶校验，则发送汉字与英文都不会乱码（要求：在上位机中将数据位设置为8且进行奇偶校验）
加油！拼命干才会百分百成功，下一篇再见!

（实在抱歉，前面的str是指针变量，大家不要被这只“披着羊皮的狼”骗了，误导了大家，老道再次道歉，老道是新手，通过文章总结是我的一种学习方式，分享给大家是希望得到大家的监督，同时也可能对大家有点帮助，我一定会更加认真的总结将更好的文章呈现给大家）

下一篇：指针与数组间的“恩恩怨怨”

这篇关于自写Usart_Printf()串口发送函数实现方法详解的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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