Микроконтроллер STM32F407 имеет целых 4 последовательных порта USART. На макетной плате Olimex STM32-P407 два из этих портов USART (USART6 и USART3) представлены 2 стандартными коннекторами DB9 мама, с цоколевкой под "прямой" кабель RS232. Один коннектор промаркирован как RS232_1, другой как RS232_2.

Для обмена данными с компьютером в любом направлении достаточно только 3 провода: земля GND, прием RX и передача TX (сигналы для квитирования обмена CTS и RTS использовать необязательно). Ниже представлено такое соединение, осуществляемое "прямым" кабелем мама-папа.

компьютер   кабель              кабель   STM32-P407
DB9 папа   DB9 мама            DB9 папа   DB9 мама
  GND -5->>-5------------------------5->>-5- GND
   TX -3->>-3------------------------3->>-3- RX
   RX -2->>-2------------------------2->>-2- TX

Интерфейс UART удобно использовать при отладке как текстовую консоль, в которую во время работы программы можно выводить текстовые сообщения о разных событиях, которые происходят в коде. Иногда делают и обработку приема на стороне микроконтроллера, тогда можно реализовать ответ программы на какие-нибудь команды, которые пользователь вводит в консоли (это для отладки используется реже).

Коннектор RS232_1 подключен к USART6 (порт PC6 TX, PG9 RX), а коннектор RS232_2 подключен к USART3 (порт PD8 TX, PD9 RX). Одновременно со статической памятью U15 K6R4016V1D-TC10 коннектор RS232_2 использовать нельзя, потому что что порты PD8 и PD9 одновременно используются под аппаратную шину адреса. Таким образом, под отладку удобнее задействовать коннектор RS232_1.

Совместно с IAR 6.50 поставляются примеры от IAR/STM, которые демонстрируют работу с USART. Открыть примеры можно со стартового экрана IAR -> EXAMPLE PROJECTS -> ST -> STM32F4xx -> CMSIS and STM32F4xx stdperiph lib 1.1.0 -> USART. Самый интересный пример - проект USART_Printf, который демонстрирует пользовательское переопределение функции fputc (putchar), чтобы функция printf выводила данные в последовательный порт. Эту возможность очень удобно использовать для вывода отладочных сообщений.

Еще интересные примеры работы с USART есть в примерах [2] от компании Olimex, которые она поставляет с отладочными платами STM32-P407. Упрощенный пример работы с USART можно скачать по ссылке [3] (проект printf-USART-IO в архиве).

Всю инициализацию USART делает функция STM_EVAL_COMInit.

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50

/**
 * @brief Функция конфигурирует COM-порт.
 * @param COM: указывает, какой COM-порт конфигурировать.
 * Этот параметр может принимать следующие значения:
 * @arg COM1 (==0)
 * @arg COM2 (==1)
 * @param USART_InitStruct: указатель на заполненную структуру
 * USART_InitTypeDef, которая содержит конфигурационную
 * информацию для указанного периферийного устройства USART.
 * @retval None (функция ничего не возвращает).
 */
void STM_EVAL_COMInit(COM_TypeDef COM, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  
  /* Разрешить тактирование GPIO */
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(COM_TX_PORT_CLK[COM] | COM_RX_PORT_CLK[COM], ENABLE);
  
  if (COM == COM1)
  {
    /* Разрешить тактирование UART */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(COM_USART_CLK[COM], ENABLE);
  }
  
  /* Подключение PXx к USARTx_Tx*/
  GPIO_PinAFConfig(COM_TX_PORT[COM], COM_TX_PIN_SOURCE[COM], COM_TX_AF[COM]);
  
  /* Подключение PXx к USARTx_Rx*/
  GPIO_PinAFConfig(COM_RX_PORT[COM], COM_RX_PIN_SOURCE[COM], COM_RX_AF[COM]);
  
  /* Конфигурирование USART Tx как альтернативной функции порта GPIO */
  GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = COM_TX_PIN[COM];
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(COM_TX_PORT[COM], &GPIO_InitStructure);
  
  /* Конфигурирование USART Rx как альтернативной функции порта GPIO */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = COM_RX_PIN[COM];
  GPIO_Init(COM_RX_PORT[COM], &GPIO_InitStructure);
  
  /* Конфигурация USART */
  USART_Init(COM_USART[COM], USART_InitStruct);
    
  /* Разрешить USART */
  USART_Cmd(COM_USART[COM], ENABLE);
}

Разберем этот код по порядку.

Строка 17, вызов функции RCC_AHB1PeriphClockCmd. Если для значения COM было передано COM1 (т. е. 0), то функция разрешит тактирование GPIOC и GPIOD (относится к коннектору RS232_1), а если COM2 (т. е. 1), то будет разрешено тактирование GPIOD (относится к коннектору RS232_2). Обратите внимание, что в функцию RCC_AHB1PeriphClockCmd передаются значения из массивов COM_TX_PORT_CLK и COM_RX_PORT_CLK. Таким образом, если Вы хотите использовать по выбору и СOM1, и COM2, то эти массивы должны быть проинициализированы корректными смещениями адреса до нужных портов GPIO. В примере от Olimex эти массивы содержат по 2 ячейки, поэтому можно использовать и COM1, и COM2 по Вашему выбору (я оставил по умолчанию COM1, что соответствует выбору коннектора RS232_1 на плате STM32-P407).

Строка 19, проверка используемого номера COM-порта. Эта проверка нужна потому, что периферия USART и ножки микроконтроллера могут быть разнесены на разные порты GPIOx, в зависимости от того, какой COM-порт выбран (COM1 или COM2).

Строки 26, 29, вызов функции GPIO_PinAFConfig. Здесь происходит подключение альтернативной функции к ножкам портов GPIO для сигналов передачи и приема.

Строки 31..43, здесь происходит конфигурирование портов GPIO как альтернативной функции для приема и передачи.

Строки 46, 49, Функции USART_Init и USART_Cmd конфигурируют и разрешают работу USART.

Для того, чтобы функция printf выводила данные на нужное устройство вывода (в нашем случае это порт USART), необходимо переопределить функцию __write (так сделано в примерах от Olimex [2] и в примере printf-USART-IO [3]), либо функцию fputc (так сделано в примере USART_Printf от IAR/ST). Для ввода нужно переопределить функции __read или fgetc. Вот как переопределяется функция __write для вывода через USART:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16

/*************************************************************************
* Функция __write, осуществляющая вывод данных из буфера.
*************************************************************************/
size_t __write(int Handle, const unsigned char *Buf, size_t Bufsize)
{
   size_t nChars = 0;
  
   for (/* нет инициализации цикла */; Bufsize > 0; --Bufsize)
   {
      /* Цикл, пока не завершится передача */
      while (USART_GetFlagStatus(EVAL_COM1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
      USART_SendData(EVAL_COM1, *Buf++);
      ++nChars;
   }
   return nChars;
}

А вот так переопределяется функция fputc:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13

/**
 * @brief Перенаправление библиотечной C-функции printf на USART.
 */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
  USART_SendData(EVAL_COM1, (uint8_t) ch);
  
  /* Цикл, пока не завершится передача */
  while (USART_GetFlagStatus(EVAL_COM1, USART_FLAG_TC) == RESET)
  {}
  
  return ch;
}