在這一節(jié)里我們來一起完成STM32F407VE中的串行總線功能。所謂串行總線就是我們常常說的串口。串口中的信號線（數(shù)據(jù)線）只有2條，一條線為Tx，另一條為Rx，也就是發(fā)送線和接收線。所以稱它為串行，就是通過一根信號線的產(chǎn)生一個(gè)序列的高低電平來完成數(shù)字信號中一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。例如：我們知道計(jì)算機(jī)中都是采用二進(jìn)制來表示數(shù)的，如果我們需要在串行總線上傳輸一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，如0x5A，那么這個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制為：01011010，所以我們就需要讓串行總線產(chǎn)生的高低電平序列為：低、高、低、高、高、低、高、低，每一個(gè)高低電平，我們在計(jì)算機(jī)中稱之為Bit（比特）：

這樣，我們就知道串行總線所產(chǎn)生的高低電平時(shí)序了。其實(shí)除了正常數(shù)據(jù)傳輸所用到的Bit位之外，串行總線還有數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂茦?biāo)記位，通常有起始位、停止位和校驗(yàn)位，但在我們實(shí)際使用串行總線時(shí)常常只使用一個(gè)起始位和一個(gè)停止位而不使用校驗(yàn)位。于是，我們使用STM32的標(biāo)準(zhǔn)庫來完成串行總線的配置工作。首先來配置串口的NVIC中斷：

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x2;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

我們使用的是USART2，也就是串口2。我們將其主優(yōu)先級設(shè)置為2，子優(yōu)先級設(shè)置為0。接下來配置串口2的兩個(gè)信號線引腳PA2和PA3：

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);


  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);


  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_USART2);
  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource3, GPIO_AF_USART2);

最后，配置串口的相關(guān)參數(shù)和中斷方式：

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
  USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
  USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
  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_Rx | USART_Mode_Tx;
  USART2- >CR1 |= (USART_CR1_RE | USART_CR1_TE);
  USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);
  USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);
  USART_Cmd(USART2, ENABLE);

在這里，我們將串口2的波特率設(shè)置為115200，并設(shè)置數(shù)據(jù)位為8Bit，一個(gè)停止位，無校驗(yàn)位。并設(shè)置了接收和發(fā)送中斷。

這樣，我們就完成了串口2的配置工作，接下來我們需要完成兩個(gè)函數(shù)，分別用于串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收：

void uart_write(uint8_t data)
{
  int next_head = tx_head + 1;
  if (next_head >= tx_buff_size)
  {
    next_head = 0;
  }
  while (next_head == tx_foot)
  {
  }
  tx_buff[tx_head] = data;
  tx_head = next_head;
  USART2- >CR1 |= USART_FLAG_TXE;
}


int uart_read(uint8_t* ch)
{
  int foot = rx_foot;
  if (rx_head == foot)
  {
    return 0;
  }
  else
  {
    uint8_t data = rx_buff[foot];
    foot++;
    if (foot >= rx_buff_size)
    {
      foot = 0;
    }
    rx_foot = foot;
    *ch = data;
    return 1;
  }
}


void uart_data_in(uint8_t data)
{
  int next_head = rx_head + 1;
  if (next_head >= rx_buff_size)
  {
    next_head = 0;
  }


  if (next_head != rx_foot)
  {
    rx_buff[rx_head] = data;
    rx_head = next_head;
  }
  else
  {
    next_head++;
    next_head--;
  }
}


void USART2_IRQHandler(void)
{
  //UART1
  int foot = 0;
  uint8_t data = 0;


  if (USART2- >SR & USART_FLAG_RXNE)
  {
    data = USART2- >DR & 0x1FF;
    uart_data_in(data);
  }


  if (USART2- >SR & USART_FLAG_TXE)
  {
    foot = tx_foot;
    if (foot != tx_head)
    {
      USART2- >DR = tx_buff[foot];
      foot++;
      if (foot >= tx_buff_size)
      {
        foot = 0;
      }
      tx_foot = foot;
    }
    else
    {
      USART2- >CR1 &= ~USART_FLAG_TXE;
      USART2- >SR = ~USART_FLAG_TXE;
    }
  }
}

實(shí)際上，串口的發(fā)送和接收都是采用了void USART2_IRQHandler()串口2的中斷函數(shù)來完成的，當(dāng)我們需要發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)時(shí)，調(diào)用void uart_write(uint8_t data)函數(shù)將data這個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存放到發(fā)送隊(duì)列（發(fā)送緩沖區(qū)）當(dāng)中，并同時(shí)打開發(fā)送中斷。在發(fā)送中斷函數(shù)中從發(fā)送隊(duì)列當(dāng)中取出需要發(fā)送的字節(jié)發(fā)送到串行總線上。

相反的，當(dāng)接收總線上收到一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)時(shí)，就會產(chǎn)生一個(gè)接收中斷，void USART2_IRQHandler()接收中斷函數(shù)調(diào)用void uart_data_in(uint8_t data)函數(shù)將這個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存放到接收隊(duì)列（接收緩沖區(qū)）當(dāng)中，而我們通過調(diào)用int uart_read(uint8_t* ch)函數(shù)來從接收隊(duì)列中讀取接收到的數(shù)據(jù)。

于是，我們可以在main()函數(shù)中對串口2進(jìn)行初始化配置，并使用它來與上位機(jī)軟件進(jìn)行通信：

int main(int argc, char* argv[])
{
  init_led();
  uart_init();


  char buff[100] = {0};


  while (1)
  {
    uart_write(0x5A);


    GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_0, 1);
    GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_1, 0);
    for (int i = 0; i < 500000; i++)
    {
    }
    GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_0, 0);
    GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_1, 1);
    for (int i = 0; i < 500000; i++)
    {
    }
  }
}

我們使用上機(jī)的串口讀寫程序來得到STM32通過串口發(fā)送的數(shù)據(jù)：

我們可以使用邏輯分析儀來查看串行總線上每一個(gè)字節(jié)的傳輸方式：

我們可以看到串行總線上的Bit位序列為0 01011010 1 ，其中第一個(gè)0為起始位，最后一個(gè)1為停止位，而中間的01011010為8個(gè)Bit的數(shù)據(jù)位，轉(zhuǎn)成16進(jìn)制則是0x5A。這樣我們就完成了STM32F407VE的串行總線配置和數(shù)據(jù)發(fā)送，而數(shù)據(jù)接收與發(fā)送的原理是一樣的，我們不再贅述。