STM32使用UART发送字符串与printf输出重定向

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@小白创作中心

STM32使用UART发送字符串与printf输出重定向

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CSDN

https://blog.csdn.net/m0_51711089/article/details/144777839

本文将详细介绍如何在STM32微控制器上使用UART接口发送字符串以及如何将printf函数的输出重定向到UART。文章详细描述了配置UART接口的步骤，包括时钟使能、GPIO端口配置、USART参数设置等，并提供了完整的代码示例。此外，文章还解释了半主机模式的概念及其对UART输出的影响，这对于使用调试器进行开发的工程师来说是一个重要的知识点。

首先我们先看STM32F103C8T6的电路图。由图可知，其PA9和PA10引脚分别为UART的TX和RX（注意：这个电路图是错误的，应该是PA9是X而PA9是RX，我们看下图的官方文件可以看出），那么接下来我们应该找到该引脚的定义是什么，请参考STM32F103Cx手册，找到pin definitions。

STM32系列集成了很多个UART接口，如UART1、UART2等，每个都可以独立配置和使用来与其他设备进行通信。UART1只是这些可用UART接口中的一个实例。

可以看到PA9和PA10使用的是UART1，配置外设第一件事情就是找所对应的时钟，因此接下来是根据接口来找对应的时钟。还是在手册中，查找"performance line block diagram"，如下图：

由图可知，USART1挂载在APB2总线上，因此如果我们需要该接口，则需要使能该时钟。根据STM32标准库手册，找到使能时钟所需的函数。

void Uart1_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    
    // 配置PA9，作为TX，使用的是复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    // 配置PA10，作为RX，使用的是浮空输入，因为可能输入高电平也可能输入低电平
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    // 配置UART
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;  // 数据位长度
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

配置好端口后，那么就应该发送数据了，同样的发送数据也应该去标准库函数中找相应的函数。需要提醒的，我们主要是使用printf函数来测试uart接口的功能，而printf函数的标准输出设备是显示屏，因此需要将输出重定向到uart口上而不是显示屏上，就需要重写printf，但是，prinft只是一个函数宏，实际靠的还是fputc，所以总的来说还是要重写fputc。

// 输出从标准输出设备重定向到UART, 函数原型是int fputc (int c, FILE *fp)而不是int fputc (char c, File *fp)
// printf函数的一个个字符输出到UART
int fputc (int c, FILE *fp)
{
        while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) != SET); // TXE = Transmit Data Register Empty
        USART_SendData(USART1, c);
        while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) != SET); // TC = Transmission Complete
    
        return 0;
}

配置好uart口以及进行输出重定向后，只要调用就可以实现printf输出到uart口了。

#include "bsp_SysTick.h"
#include "bsp_uart.h"
int main(void)
{
    int i = 0;
    
    SysTick_Configuration();
    
    Uart1_Configuration();
        
    while(1)
    {
        printf("Hello world\n");
        printf("i = %d\n", i++);
        Delay_us(1000000); // 等待1秒，该函数是通过cortex的SysTick来编写的，这里的主要作用就只是延迟而已
    }
}

需要特别注意的是，如果你使用调试器进行Download，也就是下图这个东西，那么使用的将是半主机模式。