GD32VF103之串口uart最小配置

UART 串口

gcrisis

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发布时间: 2020-09-24

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嵌入式系统中串口是非常重要的接口，除了用于与外设通信外，用它打印log和调试是最常用的手段之一。本文介绍gd32vf103芯片串口的最小配置，并实现printf函数，以方便log打印。串口的配置如下所示：

**1、使能串口时钟；**

**2、配置串口使用的引脚为AFIO模式；**

**3、串口初始化；**

**4、通过发送接收寄存器收发数据；**

我这里以串口0为例，其他的串口都是类似的操作。longan nano的串口0位于板子正面的左边。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/c51c1c425a8b293a29eb1ab623864993.png)

##1、使能串口时钟

查阅《GD32VF103_User_Manual_CN_V1.2》可以找到gd32vf103器件的系统架构示意图，从图中我们可以看到串口0挂在APB2上。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/8da797f717e8ce647554d0877471b10f.png)
与前面讲GPIO类似，在手册中找到RCU寄存器一章，然后找到APB2使能寄存器（RCU_APB2EN），它的第14位就是串口0的时钟使能。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/4c87c8435871722e8dc8c960788cbe46.png)
代码如下所示：
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/4a27f34d48fde9dd5be861695fa627d9.png)

##2、配置串口使用的引脚为AFIO模式

串口0默认用到了GPIOA的9和10引脚（关于gpio的基地址和配置等内容可以查看我的另一篇文章《[Longan nano（GD32VF103）之GPIO最小配置](https://www.icxbk.com/article/detail/1753.html "Longan nano（GD32VF103）之GPIO最小配置")》）。也可以使用重映射功能映射到GPIOB6和7上，关于重映射的内容我会专门写文章介绍。

用作串口通信的Rx和Tx引脚要配置正确，Rx是接收，所以要配置成输入，具体模式我都试过，发现三种（**模拟、浮空、上\下拉**）都可以，一般是**浮空输入**。Tx是发送，所以配置成输出，输出模式必须为**AFIO推挽输出**或者**AFIO开漏输出**。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/404f0d841c5d8302751ce040da388bd0.png)

具体代码如下所示：
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/377206ca3a0c9f4635087dccb8695a34.png)

##3、串口初始化

我们平时使用串口感觉它很简单，其实不然，串口完整的内容体系还是有一点复杂的。当然我们先不管那么多，让它能够正常收发就可以了。

串口有几个常用参数：**波特率、数据位、校验位、停止位**。使用过串口终端或者串口助手的应该很熟悉。这些都在串口相关寄存器中配置。在《GD32VF103 用户手册》中可以找到串口的所有内容，usart寄存器的基地址如下所示：
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/38cde3c4001ab3b3cb43ea51de2d46df.png)

**波特率寄存器**设置串口通信的波特率，它的地址偏移0x08，寄存器分成了两部分，低四位设置波特率分频器的小数部分，高12位设置波特率分频器的整数部分。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/eaed9df063cf2305a10d68d966cf1c93.png)

这两个值的计算方法在手册中有说明，具体如下：
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/3207827d8443fd778bec14d0f3fb6a1d.png)

实际代码中不这么计算，而是用下面的公式：
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/d8ebf06851dd6f48dee869a440309179.png)

这个公式算出的结果可以直接放到波特率寄存器（USART_BAUD）中，它已经包含了移位、小数转换、进位和四舍五入。大家可以自己研究。

数据位和校验位在**控制寄存器0（USART_CTL0）**中设置，数据位通过**bit12**设置，校验位通过**bit9**设置。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/c0980b12270a9d79d1092d4c5b56e5a0.png)

停止位在**控制寄存器1（USART_CTL1）**中设置，通过**bit[13:12]**设置。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/f8025e4a2c8be3c4da1a1a7f5d8391a6.png)

除了波特率我其他都使用默认值，所以没有设置它们。大家可以参考波特率的设置方法设置其他寄存器。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/60f4416d73b7f02ac7ecca3ee17d1ba8.png)

初始化的最后一步就是使能串口和收发了，它们都在**控制寄存器 0 (USART_CTL0)** 中设置，**bit13**使能串口，**bit3**使能发送，**bit2**使能接收。这里要注意，使能要放到最后，因为使能后波特率寄存器、停止位和其他很多寄存器都不能写了。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/bee8fe0934e3bb95ddbab3a5daf1e7f6.png)
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/9f2a6b1a3c02d4c80cc89ddf21f052a5.png)
##4、通过发送接收寄存器收发数据

初始化完成后就可以通过数据寄存器 (USART_DATA) 读写数据了，它只有低8位有效。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/6fab243298cc2e9954b78913f69280ba.png)

发送时系统会将数据寄存器中的值移到发送移位寄存器中发送，接收时数据会通过接收移位寄存器将数据放到数据寄存器中读取。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/b4c6693f17439a3a8e2345a68b9a155e.png)

数据的发送需要一定的时间，连续发送的太快会导致数据丢失。为了准确判断发送完成没有，就需要用到**状态寄存器 0 (USART_STAT)** ，它提供了各种状态和错误标志，通过这些标志就可以知道串口当前的工作状态。**bit6**是发送完成标志，**bit5**是读数据缓冲区非空标志。通过它们就可以准确控制数据的收发了。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/3d0d845ae4e7627a502e0da2d46b5a1b.png)

我这里使用了轮询的方法，一直while读取标志，实际中发送可以这样做，读取是不行的，否则干不了其他事了。接收由于时间的不确定性一般都使用中断的方式，我们以后介绍完中断再将这里改了。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/40188d0f098607684e5ff55045350994.png)

##实现printf函数

学过c语言的都知道用printf函数打印信息非常方便，在嵌入式系统中尤其如此，所以下面说说怎么在我们上面串口0的基础上实现printf。

很多开发平台只需要重定位printf的输出就可以了，但是vscode+platformio这个我不知道怎么重定位，所以就找了一个printf的实现源码，这个源码实现了基本的功能，而且非常小，很适合嵌入式使用。

配置非常简单：

**1、把两个文件添加到工程中**
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/65ef8ef0d3f179c847c54acd3429eefb.png)

**2、然后include头文件**
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/aa0c2dca9e96a7fc231cef6770407720.png)

**3、实现发送字符的函数**
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/1e3802d6ddfd1c3e88ebd8558579f42e.png)

**4、最后初始化一下就可以使用了**
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/a49aa8e7c202d01c96f5d208f20ad46a.png)

我还没有尝试过它的打印极限，也不知道它有没有bug，以后用着慢慢看吧。

目前我们平台的基础已经搭好了，可以控制gpio、可以延时、可以打印log，以后学习其他模块就要方便很多了。
![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202009/c62bceb5541476bbe9182748e76f396b.jpg)
##bilibili同名哟

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wybliw 200天前...

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