0.摘要

本文以STM32F1x系列单片机为例，主要介绍了串口的初始化、串口中断、接收/发送、串口调试等内容，也顺带讲到中断分组、半主机模式以及微库MicroLIB。

1.串口初始化

串口初始化主要包括对IO、USART和中断的初始化。根据STM32F1x手册RM0008的P166，USART在全双工模式下，发送口TX要配置成复用推挽输出，接收口RX要配置成浮空输入或上拉输入。此外，本文不使用USART的硬件流控制，所谓硬件流控制就是通过加入额外的引脚（RTS和CTS）来控制数据的收发过程，在数据传输之前确认收发双方均准备好才进行通信，用于防止接收缓冲区满而导致的数据丢失问题。

{

printf("buff[%d] = 0x%02hhx\r\n", i, buff[i]); //输出十六进制，保留最低两位，不够补0

}

n = 0;

}

}

3.串口发送与printf打印

前面说的的DR寄存器是一个可读写寄存器（实际上是由两个寄存器组成），串口的发送和接收都要围着它转，收到的数据从它里面读，而发送的数据要往它里面扔。串口的发送操作非常简单，一条语句就能搞定，就是往DR寄存器写入要发送的数据：

USART1->DR = data;

或者使用库函数：

USART_SendData(USART1, data);

串口在嵌入式领域不仅是一个通讯接口，还是一种调试工具，其好用程度不亚于硬件仿真。学过C语言的朋友应该都知道标准库函数printf()和scanf()，前者用于打印信息到控制台上，后者实现从键盘读入字符到程序。Keil、IAR等集成开发环境均支持标准库函数，如果在单片机的程序里调用printf()打印内容，最终会在哪里显示呢？答案是不可知的，因为单片机没有控制台这种东西，但我们可以利用它的外设来实现printf()，比如LCD或串口（串口再接到电脑上显示打印信息）。串口基本上大多数单片机都有，而LCD就不一定了，所以我们通常用串口来打印内容。

那么只要是有串口的单片机，调用一下printf()就可以打印信息了吗？还没那么简单，单片机并不能猜透你的意图，你需要告诉它往哪里printf，通过下面的fputc()函数来实现。fputc()是printf()的底层函数，需要把它改装一番，让它把要打印的数据发送到串口上去。

/*****************************************************

*function: 写字符文件函数

*param1: 输出的字符

*param2: 文件指针

*return: 输出字符的ASCII码

******************************************************/

int fputc(int ch, FILE *f)

{

while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET); //等待上次发送结束

USART_SendData(USART1, (unsigned char)ch); //发送数据到串口

return ch;

}

除此之外，我们还要再做一点配置工作——禁用半主机模式，禁用了半主机模式才能使用标准库函数printf()打印信息到串口，在程序中加入以下代码即可。那么什么是半主机模式？为什么不用它？半主机模式是ARM单片机的一种调试机制，跟串口调试不一样的是，它需要通过仿真器来连接电脑和ARM单片机，并调用相应的指令来实现单片机向电脑显示器打印信息（或者从电脑键盘读取输入）。简而言之，这种方法比串口调试更复杂（需要进行更多的配置操作），也更不灵活（一定要用仿真器）。

/********** 禁用半主机模式 **********/

#pragma import(__use_no_semihosting)

struct __FILE

{

int a;

};

FILE __stdout;

void _sys_exit(int x)

{

}

上面的配置似乎有点麻烦，要加入这么一堆难懂的代码，难道没有更简便点的方法吗？有，但不推荐。方法是使用微库（MicroLIB），只要在Keil的“Options for Target -> Target ->Use MicroLIB”上打钩，即可使用串口打印（fputc()函数还是要改，但上述代码不用加）。微库是区别于C标准库的另一个库，当使用微库时，就默认关闭了半主机模式，也就不用添加上面的代码。这样虽然方便，但个人建议能不用就不用，原因：第一，微库是为小内存嵌入式设备而设计的，使用它可以减少代码所占空间，但对现在STM32等单片机来说，内存一般都够用，微库并非必需；第二，微库相对于C标准库而言，支持的功能更少，主要体现在对操作系统的支持上。总的来说，标准的东西总是相对更可靠，所以不必要的掉坑，还是用C标准库，不用微库。

4.最后

我们还需要一个USB转TTL模块和一台装有串口调试软件的电脑，就可以看到单片机打印到串口上的内容了。从此，如果我们想看某个变量的值，可以打印一下，想看程序跑到哪个地方，也可以打印一下，想让单片机向世界say个hello，还是可以打印一下。妈妈再也不用担心我的调试！

主函数：

int main()

{

USART1_Init(115200);

NVIC_Config();

printf("Hello, world!\r\n");

printf("Please enter any character:\r\n");

while(1);

}

运行效果：

参考：

[1] RM0008 (STM32F1x用户手册)

[2] UM0427 (STM32F101x/STM32F103x固件库手册)

[3] Keil官方对半主机模式semihosting的介绍

[4] Keil官方对微库MicroLib的介绍