### STM32 串口 UART 实现 printf 和 scanf
#### 串口简介
串口（Serial Communication Port）是一种常见的通信接口类型，广泛应用于各种电子设备中进行数据传输。在嵌入式系统中，串口主要用于设备间的通信以及调试目的。STM32 的串口模块支持全双工异步通信模式，即数据可以同时发送和接收。
STM32 的串口模块支持多种参数配置，例如波特率、数据位长度、停止位数量等。这使得它可以灵活地与不同类型的外部设备进行通信。STM32 的串口最高可以达到 4.5 Mbps 的传输速率，适用于大多数的应用场景。
#### 实例描述
本实例展示了如何使用 STM32 的串口 UART 模块实现 printf 和 scanf 功能，以便在终端中输入和显示字符串。具体步骤包括初始化串口，设置波特率为 115200 bps，数据位为 8 位，停止位为 1 位，并且不使用奇偶校验。初始化完成后，程序会在串口终端提示用户输入一个字符串，长度不超过 80 个字符。用户输入完毕后，程序会显示用户所输入的字符串。
#### 半主机机制(semihosting)
半主机机制是一种允许 ARM 目标上的程序通过调试器访问宿主机输入输出设备的方法。这种机制对于早期开发非常有用，因为它使得开发者可以在不了解目标板具体 I/O 设备的情况下进行基本的调试工作。
在使用半主机机制时，程序可以通过特殊的指令调用宿主机的操作系统服务，例如读取键盘输入或显示文本。然而，在实际部署时，我们需要关闭半主机机制，并将 I/O 重定向到目标设备上。这通常通过重写 `fputc` 和 `fgetc` 函数来实现，这两个函数是 C 标准库中用于控制文件流的基本函数。
#### 硬件设计
为了实现 UART 通信，硬件部分需要连接 USB 转串口模块，通过 TX 和 RX 两根信号线进行数据传输。在 STM32 上，这些引脚通常映射到 GPIO 端口的某些引脚上。例如，在本实例中，TXD 连接到 PA9，RXD 连接到 PA10。这些引脚需要配置为复用功能，以便支持 UART 通信。
#### 软件设计
软件部分主要包括串口的初始化和配置，以及使用标准 C 库中的 printf 和 scanf 函数。首先需要调用 `ARC_COM_Init()` 函数来初始化串口，并配置相应的参数。这包括使能相关的时钟，设置 GPIO 引脚为复用推挽输出模式，并设置波特率、数据位长度、停止位等参数。
在主循环中，程序会提示用户输入字符串，并等待用户输入。一旦用户完成输入并按回车键，程序将使用 `scanf` 函数读取输入的字符串，并使用 `printf` 函数将其显示在终端上。
为了使 `printf` 和 `scanf` 能够通过串口输出和输入数据，需要在 `ARC_Retarget.c` 文件中对 `fputc` 和 `fgetc` 函数进行重写，以便它们能够正确地将数据发送到串口或从串口接收数据。
### 示例代码分析
下面给出的是主程序的部分代码示例：
```c
/**
* @brief 主程序，将标准 C 的 printf 和 scanf 重定向到 UART 输出。
* @param None
* @retval None
*/
int main(void)
{
char str[80];
ARC_COM_Init(); // 初始化串口
/* 启用 USART */
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
while (1)
{
printf("\ninput your string, max: 80\n"); // 提示用户输入字符串
scanf("%s", str); // 读取用户输入
printf("your input string is: %s\n", str); // 显示用户输入的字符串
}
}
```
```c
/**
* @brief 配置 COM 端口参数。
* @param
*/
// 该函数的具体实现细节被省略了，但通常会包括 GPIO 和 USART 的配置。
```
以上代码展示了如何使用 STM32 的 UART 模块实现简单的串口通信功能。通过这种方式，开发者可以轻松地在嵌入式系统中实现基本的输入输出功能，这对于调试和应用开发都是非常有用的。
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
前往页