2-STM32串口通信实验
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第二课 串口通信
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串口简介
串行接口简称串口，也成串行通信接口，是采用串行通 信方式的扩展接口。串口的使用对于开发调试过程的作 用是非常大的，串口可以用来查看、打印及输出相关信 息，使我们在嵌入式开发中最先与中央处理器通信的接 口。
串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最 少只需一根传输线即可完成，成本低但传送速度慢。串 行通讯的距离可以从几米到几千米。
首先我们讲解查询方式的发送和接收。
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本实验中我们通过串口1持续等待接收数据，当接收到 回车符时将接收到的内容再通过串口发送出去。 发送函数：
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发送有两个函数，分别是发送单个字符和发送字符串函 数，发送单个字符函数首先是将要发送的字符写到缓存 中，然后等待串口自动发送完成，如果不等待发送完成 就返回，则在字符串发送函数中函数会被连续循环调用 多次，如果上一次发送的字节在寄存器中还没有发送结 束，此时再次写入同样的寄存器会将刚才的数据覆盖掉， 接收端将得不到预期的结果，所以需要等待发送完一个
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在单片机中，主要使用异步通讯方式。
串口简介
串口通信的概念非常简单，串口按位(bit)发送和接收字 节，尽管比按字节(byte)的并行通信慢，但是串口可以 再使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它 很简单并且能够实现远距离通信。串口通信最重要的参 数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。 对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配：
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STM32串口状态
STM32串口的状态可通过状态寄存器USART_SR读取。
这里我们关注一下三个位，第5 、6 、7位RXNE 、TC和TXE。
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STM32串口
如果理解了以上寄存器等的讲解，那么就可以对 STM32进行
相关的设置和操作，就可以达到串口最基本的配置了，更详
STM32串口数据的发送和接收
STM32串口的发送和接收在库文件中分别有对应的函数，可直接调 用，分别是： void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, u8 Data) u8 USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx)
细的介绍可参考《STM32参考手册》。
在很多串口操作中都可以直接调用printf函数打印输出信息， 但是在STM32中还需要进行一些配置才可以。接下来我们首
先会讲解如何使用printf函数进行输出，然后再讲解输入输出
函数的使用方法。
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STM32串口printf实现
本次试验采用UART1的查询方式实现：
设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现
了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束， 并且提供计算机校正时钟同步的机会。
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STM32串口简介
4、奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。 有4中检错方式：偶、奇、高和低。 5、硬件流控制：硬件流控制常用的有RTS/CTS流控制 盒DTR/DSR流控制。硬件流控制必须将相应的电缆线
this is a uart test demo的字符。 以上例程展示了如何使用printf函数发送字符串。
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前面讲解了printf函数的使用方法，接下来讲解如何使
用STM32的串口输入输出实现双向通信。
STM32串口的相关寄存器和原理在前面都有提到，这里 就不再赘述，这里主要讲解软件的实现方法。
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串口简介
串行通讯又分为异步通讯和同步通讯两种：
同步串行是指ISP（interface Serial Peripheral ）的缩写。ISP总
线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设 备以串行方式进行通信以交换信息，TRM450是ISP接口。
异步串行是指UART（Universal Asynchronous Receiver/Trans
1、开启串口时钟 2、设置相应I/O模式 3、配置波特率、数据位长度、奇偶校验位等
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STM32串口原理图
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STM32 UART库函数
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STM32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， 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。(以串口1为例)
1、波特率：这是一个衡量通信速度的参数，它表示每秒 钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个 bit。
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STM32串口简介
2、数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计 算机发送一个信息包，实际数据不会是8位的，标准的 值是5、7或8位（如何设置取决于你想传送的信息：比 如标准的ASCII码是0~127（7位），扩展的ASCII码是 0~255（8位））。 3、停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1、 1.5和2位。优于数据是在传输线上定时的，并且每一个
TDR中的数据转移到了发送移位寄存器中了，发送移位寄存器中的
数据会由串口硬件自动发送，如此循环，直到将我们要发送的数据 全部发送完为止。
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STM32 printf用法配置
进行上述设置之后就可以使用printf函数了
如果设置成功，下载程序，将开发板的串口接到PC机上，
打开串口调试助手，设置好波特率等参数就可以看到
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STM32串口波特率设置
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STM32串口控制
STM32中每个串口都有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。这里我们只要用到 USART_CR1就可以实现我们的功能了，其他的寄存器就不一一列 出了。具体各位的功能及操作方法见STM32参考手册的496~497页。 其中发送和接收的中断都通过这个寄存器进行使能。
3、在工程属性的“Target” -> “Code Generation” 选项中勾选 “Use MicroLIB””。
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STM32printf用法配置
在这里讲解一下fputc函数里面的代码，我们前面提到 过USART_SR寄存器的5、6、7三位，理解了这几位的 功能就可以大概理解串口是如何发送数据的了。
mitter），通用异步接收/发送。UART是一个并行输入成为串 行输出的芯片，通常集成在主板上。UART包含TTL电平的串
口和RS232电平的串口。
串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。 RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定， 不涉及接插件、电缆或协议。
接上，用RTS/CTS流控制时，应将通讯两端的RTS、
CTS线对应相连。常用的流控制信号还有DTR/DSR。
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STM32串口简介
STM32根据芯片型号的不同资源数量也不一样，103VC 系列最多可提供5路串口（本次着重讲解串口1和串口 2），有分数波特率发生器、支持同步单线通信和半双 工单线通讯、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。 STM32的串口与其他单片机的操作方式基本相同：
需要用到的几个头文件的注释去掉。
跟LED的操作一样，首先是将相应的I/O配置成串口模 式，本次函数名为USART1_Config();
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STM32串口printf实现
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STM32串口printf实现
USART1_Config()主要做了如下工作：
而用库函数则是:
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE)
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STM32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的复位时通过配置APB2RSTR寄存器来实现的，其他的几个 串口都是通过PAB1RSTR寄存器来实现的。而用库函数则是使用 USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx)来实现的。USART_ DeInit函数在stm32f10x_usart.c文件中。
字符之后再发送下一个字符。
发送字符串函数则是循环调用发送单个字符函数，直到 检测到空格即表明字符串已发送完。
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查询接收函数：
接收函数首先是查询寄存器中是否有数据，如果有数据 就将数据取出，然后清除相应的标志位，如果没有数据
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STM32串口数据的发送和接收
STM32串口的发送和接收是通过数据寄存器USART_DR来实现的， 这是一个双寄存器，包含了发送和接收两部分。当向该寄存器写数 据时，串口就会自动发送，当收到数据的时候，也在该寄存器中。
其中只用了低9位，其他位都保留且硬件强制为0。
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STM32串口波特率设置
STM32中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 述如下：
该寄存器中最低4为用来存放小数部分的DIV_Fraction,[15:4]这12位 用来存放整数部分DIV_Mantissa。高16位未使用（图片上小数整数 有错误，以英文手册为准）。
STM32printf用法配置
在STM32中直接调用printf函数会出错，需要进行一些 配置：
1、在main文件中包含stdio.h 2、重定义fputc函数，如下：
// 发送数据
int fputc(int ch, FILE *f)
{ USART_SendData(USART1, (unsigned char) ch); while (!(USART1->SR & USART_FLAG_TXE)); return (ch); }
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STM32串口printf实现
本次试验中我们用到了GPIO、RCC、USART这三个外
设的库文件stm32f10x_gpio.c、stm32f10x_rcc.c、
stm32f10x_usart.c，所以试验中如果你的库文件 stm32f10x_conf.h里面将相应的头文件注释了就需要将
自行更改)，数据位长度为8bit，停止位为1，无校验位。
在使用printf函数之前还需要进行一些操作。如果要 printf函数工作的话，还需要把printf()重新定向到串口 中，这部分工作是由fputc(int ch,FILE *f)这个函数来完 成的，这个函数在usart.c中实现。
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1、使能了串口1的时钟
2、配置了uart1的I/O
3、配置了uart1的工作模式
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STM32串口简介
上面的配置中将串口1的TX和RX引脚配置成AF_PP和 IN_FLOATING模式，因为RX是接收引脚所以设置沉高 输入模式。 接下来将UART1的工作模式配置成波特率为115200(可
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STM32printf用法配置
当TXE置位时，就表示发送数据寄存器中的数据已经移到了发送
移位寄存器中，如果使能中断的话就会产生中断。当RXNE置位时 表示接受移位寄存器中的数据已经移到接受数据寄存器中了，如果 中断使能的话则产生中断。 虽然fputc函数里面用到的是查询模式，但道理是一样的。我们先调 用USART_SendData(USART1,(unsigned char) ch)将我们要发送的 数据送到TDR中，之后我们就等待TXE置位，当TXE置位时就表示
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串口简介
串行接口简称串口，也成串行通信接口，是采用串行通 信方式的扩展接口。串口的使用对于开发调试过程的作 用是非常大的，串口可以用来查看、打印及输出相关信 息，使我们在嵌入式开发中最先与中央处理器通信的接 口。
串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最 少只需一根传输线即可完成，成本低但传送速度慢。串 行通讯的距离可以从几米到几千米。
首先我们讲解查询方式的发送和接收。
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本实验中我们通过串口1持续等待接收数据，当接收到 回车符时将接收到的内容再通过串口发送出去。 发送函数：
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发送有两个函数，分别是发送单个字符和发送字符串函 数，发送单个字符函数首先是将要发送的字符写到缓存 中，然后等待串口自动发送完成，如果不等待发送完成 就返回，则在字符串发送函数中函数会被连续循环调用 多次，如果上一次发送的字节在寄存器中还没有发送结 束，此时再次写入同样的寄存器会将刚才的数据覆盖掉， 接收端将得不到预期的结果，所以需要等待发送完一个
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在单片机中，主要使用异步通讯方式。
串口简介
串口通信的概念非常简单，串口按位(bit)发送和接收字 节，尽管比按字节(byte)的并行通信慢，但是串口可以 再使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它 很简单并且能够实现远距离通信。串口通信最重要的参 数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。 对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配：
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STM32串口状态
STM32串口的状态可通过状态寄存器USART_SR读取。
这里我们关注一下三个位，第5 、6 、7位RXNE 、TC和TXE。
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STM32串口
如果理解了以上寄存器等的讲解，那么就可以对 STM32进行
相关的设置和操作，就可以达到串口最基本的配置了，更详
STM32串口数据的发送和接收
STM32串口的发送和接收在库文件中分别有对应的函数，可直接调 用，分别是： void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, u8 Data) u8 USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx)
细的介绍可参考《STM32参考手册》。
在很多串口操作中都可以直接调用printf函数打印输出信息， 但是在STM32中还需要进行一些配置才可以。接下来我们首
先会讲解如何使用printf函数进行输出，然后再讲解输入输出
函数的使用方法。
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STM32串口printf实现
本次试验采用UART1的查询方式实现：
设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现
了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束， 并且提供计算机校正时钟同步的机会。
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4、奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。 有4中检错方式：偶、奇、高和低。 5、硬件流控制：硬件流控制常用的有RTS/CTS流控制 盒DTR/DSR流控制。硬件流控制必须将相应的电缆线
this is a uart test demo的字符。 以上例程展示了如何使用printf函数发送字符串。
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前面讲解了printf函数的使用方法，接下来讲解如何使
用STM32的串口输入输出实现双向通信。
STM32串口的相关寄存器和原理在前面都有提到，这里 就不再赘述，这里主要讲解软件的实现方法。
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串口简介
串行通讯又分为异步通讯和同步通讯两种：
同步串行是指ISP（interface Serial Peripheral ）的缩写。ISP总
线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设 备以串行方式进行通信以交换信息，TRM450是ISP接口。
异步串行是指UART（Universal Asynchronous Receiver/Trans
1、开启串口时钟 2、设置相应I/O模式 3、配置波特率、数据位长度、奇偶校验位等
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STM32 UART库函数
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STM32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， 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。(以串口1为例)
1、波特率：这是一个衡量通信速度的参数，它表示每秒 钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个 bit。
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STM32串口简介
2、数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计 算机发送一个信息包，实际数据不会是8位的，标准的 值是5、7或8位（如何设置取决于你想传送的信息：比 如标准的ASCII码是0~127（7位），扩展的ASCII码是 0~255（8位））。 3、停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1、 1.5和2位。优于数据是在传输线上定时的，并且每一个
TDR中的数据转移到了发送移位寄存器中了，发送移位寄存器中的
数据会由串口硬件自动发送，如此循环，直到将我们要发送的数据 全部发送完为止。
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STM32 printf用法配置
进行上述设置之后就可以使用printf函数了
如果设置成功，下载程序，将开发板的串口接到PC机上，
打开串口调试助手，设置好波特率等参数就可以看到
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STM32串口波特率设置
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STM32串口控制
STM32中每个串口都有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。这里我们只要用到 USART_CR1就可以实现我们的功能了，其他的寄存器就不一一列 出了。具体各位的功能及操作方法见STM32参考手册的496~497页。 其中发送和接收的中断都通过这个寄存器进行使能。
3、在工程属性的“Target” -> “Code Generation” 选项中勾选 “Use MicroLIB””。
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STM32printf用法配置
在这里讲解一下fputc函数里面的代码，我们前面提到 过USART_SR寄存器的5、6、7三位，理解了这几位的 功能就可以大概理解串口是如何发送数据的了。
mitter），通用异步接收/发送。UART是一个并行输入成为串 行输出的芯片，通常集成在主板上。UART包含TTL电平的串
口和RS232电平的串口。
串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。 RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定， 不涉及接插件、电缆或协议。
接上，用RTS/CTS流控制时，应将通讯两端的RTS、
CTS线对应相连。常用的流控制信号还有DTR/DSR。
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STM32串口简介
STM32根据芯片型号的不同资源数量也不一样，103VC 系列最多可提供5路串口（本次着重讲解串口1和串口 2），有分数波特率发生器、支持同步单线通信和半双 工单线通讯、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。 STM32的串口与其他单片机的操作方式基本相同：
需要用到的几个头文件的注释去掉。
跟LED的操作一样，首先是将相应的I/O配置成串口模 式，本次函数名为USART1_Config();
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STM32串口printf实现
USART1_Config()主要做了如下工作：
而用库函数则是:
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE)
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STM32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的复位时通过配置APB2RSTR寄存器来实现的，其他的几个 串口都是通过PAB1RSTR寄存器来实现的。而用库函数则是使用 USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx)来实现的。USART_ DeInit函数在stm32f10x_usart.c文件中。
字符之后再发送下一个字符。
发送字符串函数则是循环调用发送单个字符函数，直到 检测到空格即表明字符串已发送完。
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查询接收函数：
接收函数首先是查询寄存器中是否有数据，如果有数据 就将数据取出，然后清除相应的标志位，如果没有数据
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STM32串口数据的发送和接收
STM32串口的发送和接收是通过数据寄存器USART_DR来实现的， 这是一个双寄存器，包含了发送和接收两部分。当向该寄存器写数 据时，串口就会自动发送，当收到数据的时候，也在该寄存器中。
其中只用了低9位，其他位都保留且硬件强制为0。
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STM32串口波特率设置
STM32中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 述如下：
该寄存器中最低4为用来存放小数部分的DIV_Fraction,[15:4]这12位 用来存放整数部分DIV_Mantissa。高16位未使用（图片上小数整数 有错误，以英文手册为准）。
STM32printf用法配置
在STM32中直接调用printf函数会出错，需要进行一些 配置：
1、在main文件中包含stdio.h 2、重定义fputc函数，如下：
// 发送数据
int fputc(int ch, FILE *f)
{ USART_SendData(USART1, (unsigned char) ch); while (!(USART1->SR & USART_FLAG_TXE)); return (ch); }
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STM32串口printf实现
本次试验中我们用到了GPIO、RCC、USART这三个外
设的库文件stm32f10x_gpio.c、stm32f10x_rcc.c、
stm32f10x_usart.c，所以试验中如果你的库文件 stm32f10x_conf.h里面将相应的头文件注释了就需要将
自行更改)，数据位长度为8bit，停止位为1，无校验位。
在使用printf函数之前还需要进行一些操作。如果要 printf函数工作的话，还需要把printf()重新定向到串口 中，这部分工作是由fputc(int ch,FILE *f)这个函数来完 成的，这个函数在usart.c中实现。
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1、使能了串口1的时钟
2、配置了uart1的I/O
3、配置了uart1的工作模式
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STM32串口简介
上面的配置中将串口1的TX和RX引脚配置成AF_PP和 IN_FLOATING模式，因为RX是接收引脚所以设置沉高 输入模式。 接下来将UART1的工作模式配置成波特率为115200(可
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STM32printf用法配置
当TXE置位时，就表示发送数据寄存器中的数据已经移到了发送
移位寄存器中，如果使能中断的话就会产生中断。当RXNE置位时 表示接受移位寄存器中的数据已经移到接受数据寄存器中了，如果 中断使能的话则产生中断。 虽然fputc函数里面用到的是查询模式，但道理是一样的。我们先调 用USART_SendData(USART1,(unsigned char) ch)将我们要发送的 数据送到TDR中，之后我们就等待TXE置位，当TXE置位时就表示