串口通信的三种方式(查询、中断、DMA)

PC机串口定义如下图：



一般的单片机串口应用只需3根信号线：3脚TXD（发送数据）、2脚RXD（接收数据）、5脚SG（信号地）。其中单片机的TXD对应连接PC机的RXD，单片机RXD连接PC的TXD。即两者是交叉连接。需要注意的是如果单片机部分串口接收电路已经将两者交换，则连接使用直通线即可。否则需要使用交叉线连接（如万利的板子）。通常两头都是“母”的串口线是RXD与TXD是交叉连接的。如使用直通线注意在MAX232等电平转换电路中将TX与RX交叉连接。

使用上面的三线连接，注意在超级终端里将COMx口的“数据流控制”设为“无”。即使你不使用超级终端调试，也要注意，错误的设置将导致PC机出现只能接收而不能发送数据的现象。

串口使用-3V~-25V的负逻辑电平表示“1”，+3V~+25V表示逻辑“0”。调试时通过示波器捕捉串口波形是个比较好的方法。（为了捕捉数字信号，对于大多数示波器设置触发类型为脉冲）



USART数据传输由低位向高位传。串口电平转换电路串口电平转换为标准TTL（或LVTTL）电平。如下图：



当发送器激活，并且没有数据发送时，TX引脚处于高电平；当发送器禁止时，TX恢复它的I/O端口配置。一个完整的帧包括：起始位、数据位（8或9位）、停止位（1或2位）。两个特殊的帧：完全由“1”组成的数据帧帧称为空闲字符帧；完全由“0”组成的帧称为断开字符帧。

在STM32处理器中，将发送数据写入USART_DR寄存器，此动作清除TXE（发送允许位）。软件读RXNE位完成对RXNE（接收寄存器非空位）清零。RXNE必须在下一个字符接收结束前清零。

USART的所有中断事件被连接到一个中断向量中，也就是说需要在中断例程中判别各种可能出现的情况。

数据寄存器实际上由两个寄存器组成，一个给发送用（TDR只写），一个给接收用（RDR只读）。和AVR的类似，两个寄存器合并成一个UDR寄存器

采用中断方式进行串口通信

通过对CodeVersion AVR上的串口通信程序的移植，在STM32上实现了串口数据收发的中断通信。收发各自使用两个循环队列实现文件缓冲，从而提高了执行效率。

队列：一种先进先出（FIFO：First In First Out）的策略。

在向USART写数据时，先检测接收数据寄存器是否“满” ，如有数据则写入队列中。当每发送完一帧数据后进入中断程序，检测队列中是否有数据，如有数据则发送，否则退出。USART数据时的情况类似。需要注意的是在USART_putchar() 和USART_getchar() 函数对缓冲区队列指针操作时需要禁止中断。

Tips：在串口通讯中调用函数USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC)检测接收是否完成，函数USART_ClearFlag(USART1,USART_FLAG_TC)清除完成中断标志位，它们操作的都是同一寄存器位USART_CR->TC（状态寄存器中的完成标志位）。在其它中断中的USRAT_FLAG_xx（标志位）和USART_TI_xx（中断标志位）都表示同一个位。只是为了强调其在特定函数中的作用，而采用不同表述方式。但USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TC, DISABLE)函数中的USART_IT_TC位则是相应的中断允许位，实际是对寄存器USART_CR1->TCIE位操作。

采用DMA方式进行串口通信

STM32串口通信模块支持使用DMA方式进行数据传输，以下代码实现了数据DMA发送方式。当发送完毕产生中断。

程序首先在SRAM中开辟大小为BufferSize的缓冲区SRC_Char_Buffer[]，在main()函数中对其进行初始化。DMA初始化后SRC_Char_Buffer为源地址，USART1_DR_Base（USART1数据寄存器）为目的地址。通过USART_DMACmd()函数设置USART_CR3中的DMAT（允许DMA发送位）。执行DMA_Cmd()函数后使能DMA通道4传输，开始向串口数据寄存器发送数据。每发送一个字节源地址自动加1，总共发送BufferSize个字节。这一过程由DMA控制器完成，无须CPU参与。发送完成后进入中断，中断服务程序CurrDataCounter的值并通过软件设置清除通道全局标志（同时发送完成标志TC自动得到清除）。主程序通过判断CurrDataCounter的值是否为零，决定DMA传输是否结束。为“0”则表示成功，打印相应信息。在实际使用中，CPU可以在数据发送同时执行其它操作。

详细的串口通信知识参考这个网站：http://www.gjwtech.com