STM32串口复位原理及配置

串口作为MCU的重要外部接口，既是外部设备接口，同时也是软件开发重要的调试手段。STM32具有多个串口，资源相当丰富，功能也相当强劲。例如STM32F103ZET6最多可提供5路串口，有分数波特率发生器、支持同步单线通信和半双工单线通信、支持LIN、支持调制解调器操作、智能卡协议和IrDA SIR ENDEC规范、具有DMA等。在前面的章节已经对串口进行了详细的介绍，下面从寄存器层面介绍如何设置串口。

本节将通过一个实例介绍如何通过设置串口寄存器，实现所需的通信功能，利用串口1接收计算机通过串口发送过来的数据，并把发送过来的数据直接返送回计算机，然后由计算机将数据打印显示出来。

串口最基本的设置就是波特率的设置。STM32的串口只要开启了串口时钟，并设置相应的I/O口模式，然后配置波特率、数据位长度、奇偶校验位等信息，就可以使用了。下面简单介绍这几个与串口基本配置直接相关的寄存器。

（1）串口时钟使能

串口作为STM32的一个外设，其时钟由外设时钟使能寄存器控制，这里使用的串口1是在APB2ENR寄存器的第14位，如图7.12所示。APB2ENR寄存器在之前已经介绍过了，这里只说明一点，除了串口1的时钟使能在APB2ENR寄存器，其他串口的时钟使能位都在APB1ENR。

图7.12　寄存器APB2ENR各位描述

（2）串口复位

当外设出现异常的时候可以通过复位寄存器里面的对应位设置，实现该外设的复位，然后重新配置这个外设达到让其重新工作的目的。一般在系统刚开始配置外设的时候，都会先执行复位该外设的操作。串口1的复位是通过配置APB2RSTR寄存器的第14位来实现的。APB2RSTR寄存器的各位描述如图7.13所示。

图7.13　寄存器APB2RSTR各位描述

从图7.13可知串口1的复位设置位在APB2RSTR的第14位。通过向该位写1复位串口1，写0结束复位。其他串口的复位在APB1RSTR里面。

（3）串口波特率设置

每个串口都有一个自己独立的波特率寄存器USART_BRR，通过设置该寄存器达到配置不同波特率的目的。该寄存器的各位描述如图7.14所示。

图7.14　寄存器USART_BRR各位描述

前面提到STM32的分数波特率概念，其实就是在这个寄存器里面体现的。最低4位用来存放小数部分DIV_Fraction，[15：4]这12位用来存放整数部分DIV_Mantissa。高16位未使用。

这里波特率的计算通过如下公式计算：

这里的fPCLKx（x=1、2）是给外设的时钟（PCLK1用于串口2、3、4、5，PCLK2用于串口1），USARTDIV是一个无符号的定点数，它的值可以通过串口的BRR寄存器值得到。但一般是知道波特率和PCLKx的时钟，要求的就是USART_BRR的值。

下面介绍如何通过USARTDIV得到串口USART_BRR寄存器的值，假设串口1要设置为9 600的波特率，而PCLK2的时钟为72 M。这样，根据上面的公式有：(www.xing528.com)

可得到：

这样，我们就得到了USART1->BRR的值为0X1D4C。只要设置串口1的BRR寄存器值为0X1D4C就可以得到9 600的波特率。

（4）串口控制

STM32的每个串口都有3个控制寄存器USART_CR1～3，串口的很多配置都是通过这3个寄存器来设置的。这里只要用到USART_CR1就可以实现，该寄存器的各位描述如图7.15所示。

图7.15　USART_CR1寄存器各位描述

该寄存器的高18位没有用到，低14位用于串口的功能设置。UE为串口使能位，通过该位置1，以使能串口。M为字长选择位，当该位为0的时候设置串口为8个字长外加n个停止位，停止位的个数（n）是根据USART_CR2的[13：12]位设置来决定的，默认为0。PCE为校验使能位，设置为0，则禁止校验，否则使能校验。PS为校验位选择，设置为0则为偶校验，否则为奇校验。TXIE为发送缓冲区空中断使能位，设置该位为1，当USART_SR中的TXE位为1时，将产生串口中断。TCIE为发送完成中断使能位，设置该位为1，当USART_SR中的TC位为1时，将产生串口中断。RXNEIE为接收缓冲区非空中断使能，设置该位为1，当USART_SR中的ORE或者RXNE位为1时，将产生串口中断。TE为发送使能位，设置为1，将开启串口的发送功能。RE为接收使能位，用法同TE。其他位的设置，这里就不一一列出，可以参考前面USART的相关章节。

（5）数据发送与接收

STM32的发送与接收是通过数据寄存器USART_DR来实现的，这是一个双寄存器，包含了TDR和RDR。当向该寄存器写数据的时候，串口就会自动发送，当收到收据的时候，也是存在该寄存器内。该寄存器的各位描述如图7.16所示。

图7.16　寄存器USART_DR各位描述

可以看出，虽然是一个32位寄存器，但是只用了低9位（DR[8：0]），其他都是保留。DR[8：0]为串口数据，包含了发送或接收的数据。由于它是由两个寄存器组成的，一个给发送用（TDR），一个给接收用（RDR），因此该寄存器兼具读和写的功能。TDR寄存器提供了内部总线和输出移位寄存器之间的并行接口。RDR寄存器提供了输入移位寄存器和内部总线之间的并行接口。当使能校验位（USART_CR1中PCE位被置位）进行发送时，写到MSB的值（根据数据的长度不同，MSB是第7位或者第8位）会被后来的校验位该取代。当使能校验位进行接收时，读到的MSB位是接收到的校验位。

（6）串口状态

串口的状态可以通过状态寄存器USART_SR读取。USART_SR的各位描述如图7.17所示。

图7.17　寄存器USART_SR各位描述

这里主要关注两个位，第5、6位RXNE和TC。RXNE（读数据寄存器非空），当该位被置1的时候，就是提示已经有数据被接收到了，并且可以读出来了。这时候我们要做的就是尽快去读取USART_DR，通过读USART_DR可以将该位清零，也可以向该位写0，直接清除。TC（发送完成），当该位被置位时，表示USART_DR内的数据已经被发送完成了。如果设置了这个位的中断，则会产生中断。该位也有两种清零方式：①读USART_SR，写USART_DR；②直接向该位写0。通过以上一些寄存器的操作外加IO口的配置，就可以达到串口最基本的配置，关于串口更详细的介绍，请参考USART相关章节。