基于stm32CubeMX（Hal库)的stm32串口通信
目录
一、串口协议和RS-232标准
1. 串口通讯结构图
2. 电平标准
3.协议层
二、安装环境
2.1 安装jdk
2.2 安装STM32CubeMX
2.3 安装固件库
三、运用stm32cubeMX完成流水灯
1. 原理图
2. 创建新项目
3. 实验成果
四、串口调试
1. 创建新工程
2. 添加汇编代码
3. 烧录与接收
五、通过keil观察波形
1. 环境设置
2. 观测波形
3. 串口调试代码分析波形
六、心得
一、串口协议和RS-232标准
1. 串口通讯结构图
2. 电平标准
RS-232标准在-12~3V判为逻辑1，而在+3V~+15V被判为0，而在-3V~3V之间的电平什么都不是
在上面的通讯方式中，两个通讯设备的“DB9 接口”之间通过串口信号线建立起连接， 串口信号线中使用“RS-232标准”传输数据信号。由于 RS-232电平标准的信号不能直接被 控制器直接识别，所以这些信号会经过一个“电平转换芯片”转换成控制器能识别的 “TTL 标准”的电平信号，才能实现通讯。
3.协议层
基本组成包括1. 波特率2. 通讯的起始和停止信号3.有效数据4. 数据校验
二、安装环境
2.1 安装jdk
由于STM32CubeMX是Java实现的，需要安装jdk环境。
jdk官网下载链接：
Java Downloads | Oracle
此时就已安装成功了
2.2 安装STM32CubeMX
下载地址：
STM32CubeMX - STM32Cube initialization code generator - STMicroelectronics
我们选择for windows
next
两个都勾选
选择安装路径（切忌中文）
2.3 安装固件库
打开cubeMX，在help下选择manage，如果出现错误需要等待几分钟，再次点击即可。
第一个是本地下载，适用于提前有固件库的，新手选择install now，从网上下载。
出现小绿点就表明成功了。
三、运用stm32cubeMX完成流水灯
1. 原理图
2. 创建新项目
2.1 双击进入stm32f103c8
2.2 点击System Core，进入里面的SYS，在debug那里选择Serial Wire
2.3 将system clock mux从HSI设为PLLOCK
2.4 接下来设置时钟RCC，在High Speed Clock选择Crystal/Ceramic Resonator
2.5 右边选择要使用到的引脚，本文主要选择PA12,PB1,和PC14,并点击GPIO_Output
2.6 将GPIO output level选择high
GPIO output level:有low和high两种选择，一般选择low
GPIO mode：推挽输出和开漏输出两者模式，两者模式的区别在于推挽输出中1代表VCC，0表示GND；开漏输出中1代表高阻态，0代表GND。
GPIO Pull-up/Pull-down:输入需要上下拉，输出一般没有上下拉
Maxinum output speed:最大的输出速度，一般选择low就可以了。
2.7 接下来建立项目，输入项目名称和项目地址，在Toolchain/IDE选择MDK-ARM
2.8 进入code generate界面，选择生成初始化.c/.h文件，后面点击generate code
2.9 直接打开文件夹
2.10 并且可直接打开生成的project文件
2.11 在while循环中加入亮灯熄灯代码，可直接调用亮灯熄灯函数，在stm32cubeMX已生成，延时函数也自动生成，500刚好对应0.5s延迟，1000则为1s
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_SET);//PA12熄灯
HAL_Delay(500);//延时0.5s
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_12,GPIO_PIN_RESET);//PA12亮灯
HAL_Delay(500);//延时0.5s
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET);//PB1熄灯
HAL_Delay(500);//延时0.5s
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);//PB1亮灯
HAL_Delay(500);//延时0.5s
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_14,GPIO_PIN_SET);//PC14熄灯
HAL_Delay(500);//延时0.5s
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_14,GPIO_PIN_RESET);//PC14亮灯
HAL_Delay(500);//延时0.5s2.12 编译成功无错误无警告
2.13 选择hex文件并通过串行口烧录
2.14 烧录
烧完后记得在通电下将boot0置0，然后再次通电后可运行。
3. 实验成果
四、串口调试
1. 创建新工程
1.1 汇编代码不需要勾选Startup和CORE
2. 添加汇编代码
2.1 asm.s
;RCC寄存器地址映像
RCC_BASE EQU 0x40021000
RCC_CR EQU (RCC_BASE + 0x00)
RCC_CFGR EQU (RCC_BASE + 0x04)
RCC_CIR EQU (RCC_BASE + 0x08)
RCC_APB2RSTR EQU (RCC_BASE + 0x0C)
RCC_APB1RSTR EQU (RCC_BASE + 0x10)
RCC_AHBENR EQU (RCC_BASE + 0x14)
RCC_APB2ENR EQU (RCC_BASE + 0x18)
RCC_APB1ENR EQU (RCC_BASE + 0x1C)
RCC_BDCR EQU (RCC_BASE + 0x20)
RCC_CSR EQU (RCC_BASE + 0x24)
;AFIO寄存器地址映像
AFIO_BASE EQU 0x40010000
AFIO_EVCR EQU (AFIO_BASE + 0x00)
AFIO_MAPR EQU (AFIO_BASE + 0x04)
AFIO_EXTICR1 EQU (AFIO_BASE + 0x08)
AFIO_EXTICR2 EQU (AFIO_BASE + 0x0C)
AFIO_EXTICR3 EQU (AFIO_BASE + 0x10)
AFIO_EXTICR4 EQU (AFIO_BASE + 0x14)
;GPIOA寄存器地址映像
GPIOA_BASE EQU 0x40010800
GPIOA_CRL EQU (GPIOA_BASE + 0x00)
GPIOA_CRH EQU (GPIOA_BASE + 0x04)
GPIOA_IDR EQU (GPIOA_BASE + 0x08)
GPIOA_ODR EQU (GPIOA_BASE + 0x0C)
GPIOA_BSRR EQU (GPIOA_BASE + 0x10)
GPIOA_BRR EQU (GPIOA_BASE + 0x14)
GPIOA_LCKR EQU (GPIOA_BASE + 0x18)
;GPIO C口控制
GPIOC_BASE EQU 0x40011000
GPIOC_CRL EQU (GPIOC_BASE + 0x00)
GPIOC_CRH EQU (GPIOC_BASE + 0x04)
GPIOC_IDR EQU (GPIOC_BASE + 0x08)
GPIOC_ODR EQU (GPIOC_BASE + 0x0C)
GPIOC_BSRR EQU (GPIOC_BASE + 0x10)
GPIOC_BRR EQU (GPIOC_BASE + 0x14)
GPIOC_LCKR EQU (GPIOC_BASE + 0x18)
;串口1控制
USART1_BASE EQU 0x40013800
USART1_SR EQU (USART1_BASE + 0x00)
USART1_DR EQU (USART1_BASE + 0x04)
USART1_BRR EQU (USART1_BASE + 0x08)
USART1_CR1 EQU (USART1_BASE + 0x0c)
USART1_CR2 EQU (USART1_BASE + 0x10)
USART1_CR3 EQU (USART1_BASE + 0x14)
USART1_GTPR EQU (USART1_BASE + 0x18)
;NVIC寄存器地址
NVIC_BASE EQU 0xE000E000
NVIC_SETEN EQU (NVIC_BASE + 0x0010)
;SETENA寄存器阵列的起始地址
NVIC_IRQPRI EQU (NVIC_BASE + 0x0400)
;中断优先级寄存器阵列的起始地址
NVIC_VECTTBL EQU (NVIC_BASE + 0x0D08)
;向量表偏移寄存器的地址
NVIC_AIRCR EQU (NVIC_BASE + 0x0D0C)
;应用程序中断及复位控制寄存器的地址
SETENA0 EQU 0xE000E100
SETENA1 EQU 0xE000E104
;SysTick寄存器地址
SysTick_BASE EQU 0xE000E010
SYSTICKCSR EQU (SysTick_BASE + 0x00)
SYSTICKRVR EQU (SysTick_BASE + 0x04)
;FLASH缓冲寄存器地址映像
FLASH_ACR EQU 0x40022000
;SCB_BASE EQU (SCS_BASE + 0x0D00)
MSP_TOP EQU 0x20005000
;主堆栈起始值
PSP_TOP EQU 0x20004E00
;进程堆栈起始值
BitAlias_BASE EQU 0x22000000
;位带别名区起始地址
Flag1 EQU 0x20000200
b_flas EQU (BitAlias_BASE + (0x200*32) + (0*4))
;位地址
b_05s EQU (BitAlias_BASE + (0x200*32) + (1*4))
;位地址
DlyI EQU 0x20000204
DlyJ EQU 0x20000208
DlyK EQU 0x2000020C
SysTim EQU 0x20000210
;常数定义
Bit0 EQU 0x00000001
Bit1 EQU 0x00000002
Bit2 EQU 0x00000004
Bit3 EQU 0x00000008
Bit4 EQU 0x00000010
Bit5 EQU 0x00000020
Bit6 EQU 0x00000040
Bit7 EQU 0x00000080
Bit8 EQU 0x00000100
Bit9 EQU 0x00000200
Bit10 EQU 0x00000400
Bit11 EQU 0x00000800
Bit12 EQU 0x00001000
Bit13 EQU 0x00002000
Bit14 EQU 0x00004000
Bit15 EQU 0x00008000
Bit16 EQU 0x00010000
Bit17 EQU 0x00020000
Bit18 EQU 0x00040000
Bit19 EQU 0x00080000
Bit20 EQU 0x00100000
Bit21 EQU 0x00200000
Bit22 EQU 0x00400000
Bit23 EQU 0x00800000
Bit24 EQU 0x01000000
Bit25 EQU 0x02000000
Bit26 EQU 0x04000000
Bit27 EQU 0x08000000
Bit28 EQU 0x10000000
Bit29 EQU 0x20000000
Bit30 EQU 0x40000000
Bit31 EQU 0x80000000
;向量表
AREA RESET, DATA, READONLY
DCD MSP_TOP ;初始化主堆栈
DCD Start ;复位向量
DCD NMI_Handler ;NMI Handler
DCD HardFault_Handler ;Hard Fault Handler
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD SysTick_Handler ;SysTick Handler
SPACE 20 ;预留空间20字节
;代码段
AREA |.text|, CODE, READONLY
;主程序开始
ENTRY
;指示程序从这里开始执行
Start
;时钟系统设置
ldr r0, =RCC_CR
ldr r1, [r0]
orr r1, #Bit16
str r1, [r0]
;开启外部晶振使能
;启动外部8M晶振
ClkOk
ldr r1, [r0]
ands r1, #Bit17
beq ClkOk
;等待外部晶振就绪
ldr r1,[r0]
orr r1,#Bit17
str r1,[r0]
;FLASH缓冲器
ldr r0, =FLASH_ACR
mov r1, #0x00000032
str r1, [r0]
;设置PLL锁相环倍率为7,HSE输入不分频
ldr r0, =RCC_CFGR
ldr r1, [r0]
orr r1, #(Bit18 :OR: Bit19 :OR: Bit20 :OR: Bit16 :OR: Bit14)
orr r1, #Bit10
str r1, [r0]
;启动PLL锁相环
ldr r0, =RCC_CR
ldr r1, [r0]
orr r1, #Bit24
str r1, [r0]
PllOk
ldr r1, [r0]
ands r1, #Bit25
beq PllOk
;选择PLL时钟作为系统时钟
ldr r0, =RCC_CFGR
ldr r1, [r0]
orr r1, #(Bit18 :OR: Bit19 :OR: Bit20 :OR: Bit16 :OR: Bit14)
orr r1, #Bit10
orr r1, #Bit1
str r1, [r0]
;其它RCC相关设置
ldr r0, =RCC_APB2ENR
mov r1, #(Bit14 :OR: Bit4 :OR: Bit2)
str r1, [r0]
;PA9串口0发射脚
ldr r0, =GPIOA_CRH
ldr r1, [r0]
orr r1, #(Bit4 :OR: Bit5)
;PA.9输出模式,最大速度50MHz
orr r1, #Bit7
and r1, #~Bit6
;10：复用功能推挽输出模式
str r1, [r0]
ldr r0, =USART1_BRR
mov r1, #0x271
str r1, [r0]
;配置波特率-> 115200
ldr r0, =USART1_CR1
mov r1, #0x200c
str r1, [r0]
;USART模块总使能 发送与接收使能
;71 02 00 00 2c 20 00 00
;AFIO 参数设置
;Systick 参数设置
ldr r0, =SYSTICKRVR
;Systick装初值
mov r1, #9000
str r1, [r0]
ldr r0, =SYSTICKCSR
;设定,启动Systick
mov r1, #0x03
str r1, [r0]
;切换成用户级线程序模式
ldr r0, =PSP_TOP
;初始化线程堆栈
msr psp, r0
mov r0, #3
msr control, r0
;初始化SRAM寄存器
mov r1, #0
ldr r0, =Flag1
str r1, [r0]
ldr r0, =DlyI
str r1, [r0]
ldr r0, =DlyJ
str r1, [r0]
ldr r0, =DlyK
str r1, [r0]
ldr r0, =SysTim
str r1, [r0]
;主循环
main
ldr r0, =Flag1
ldr r1, [r0]
tst r1, #Bit1
;SysTick产生0.5s,置位bit 1
beq main ;0.5s标志还没有置位
;0.5s标志已经置位
ldr r0, =b_05s
;位带操作清零0.5s标志
mov r1, #0
str r1, [r0]
mov r0, #'H'
bl send_a_char
mov r0, #'e'
bl send_a_char
mov r0, #'l'
bl send_a_char
mov r0, #'l'
bl send_a_char
mov r0, #'o'
bl send_a_char
mov r0, #' '
bl send_a_char
mov r0, #'W'
bl send_a_char
mov r0, #'o'
bl send_a_char
mov r0, #'r'
bl send_a_char
mov r0, #'l'
bl send_a_char
mov r0, #'d'
bl send_a_char
mov r0, #'\n'
bl send_a_char
b main
;子程序 串口1发送一个字符
send_a_char
push {r0 - r3}
ldr r2, =USART1_DR
str r0, [r2]
b1
ldr r2, =USART1_SR
ldr r2, [r2]
tst r2, #0x40
beq b1
;发送完成(Transmission complete)等待
pop {r0 - r3}
bx lr
;异常程序
NMI_Handler
bx lr
HardFault_Handler
bx lr
SysTick_Handler
ldr r0, =SysTim
ldr r1, [r0]
add r1, #1
str r1, [r0]
cmp r1, #500
bcc TickExit
mov r1, #0
str r1, [r0]
ldr r0, =b_05s
;大于等于500次 清零时钟滴答计数器 设置0.5s标志位
;位带操作置1
mov r1, #1
str r1, [r0]
TickExit
bx lr
ALIGN
;通过用零或空指令NOP填充,来使当前位置与一个指定的边界对齐
END
2.2 工程完成情况如图且生成hex文件
3. 烧录与接收
此时是在boot0为1情况下烧录。首先先用mcuisp将hex文件烧入stm32芯片，再打开串口调试助手，首先打开刚刚生成的hex文件，再点击发送文件，波特率默认是115200，1位停止位，无校验位。接着将boot0置0，点击reset即可接收到hello world.
五、通过keil观察波形
1. 环境设置
1.1 设置调试的参数，该程序是在无硬件条件下进行的仿真注意Dialog和Parameter，根据stm32使用的不同参数也不同。
1.2 进入调试模式，并打开逻辑分析功能，选择setup，创建引脚。
举例：第12各引脚对应 1 0000 0000 0000 对应十六进制0x00001000
1.3 设置引脚名称和展示数据类型为bit
1.4 点击Run运行程序
2. 观测波形
可以看出三个引脚在周期为0.5s交替出现，从而实现流水灯的闪烁。
3. 串口调试代码分析波形
3.1 环境配置与上述一致
不同点：
设置引脚为USART1_SR
3.2 观测波形
可以看出烧录的hello world程序的周期为0.5s，每相隔0.5s电平就会变化，从而周期性的输出。
六、心得
通过利用STMCubeMX的使用，明白了可以通过工具来生成一些基础的代码，这样解决了自己编写的繁琐问题，不用再疯狂的查表。通过KEIL的仿真调试，可以在没有固件时，通过观测信号波形来判断自己的代码是否有问题。
参考文献：
使用STMCubeMX生成代码（使用hal库）实现流水灯_junseven164的博客-CSDN博客
搭建STM32开发环境——STM32CubeMX，Keil5_Harriet的博客-CSDN博客
STM32实现LED闪烁——基于HAL库_Harriet的博客-CSDN博客
基于 MDK 创建 STM32 汇编程序：串口输出 Hello world_ssj925319的博客-CSDN博客