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一、USART 是什么

USART（通用同步/异步收发器）说白了就是两根线 + 一个约定：

发送方 TX ────────────► RX 接收方 接收方 RX ◄──────────── TX 发送方 (全双工：两边可以同时说)

一帧数据的格式（无校验、1 停止位）：

┌──────┬──────────────────────┬────────┐ │起始位│ D0 D1 D2 ... D7 │ 停止位 │ │ 0 │ 8 位数据(低位在前) │ 1 │ └──────┴──────────────────────┴────────┘

双方约定好波特率（每秒多少个 bit），发送方按这个节奏把数据一位一位往线上放，接收方按同样的节奏采样，就能还原出数据。没有时钟线，全靠"对表"——这也是为什么收发双方波特率必须一致，差一点就全是乱码。

两个最重要的标志位（本篇的主角）

记住这对标志位，串口收发的代码就都能看懂了。

二、硬件连接

我的开发板（STM32F407）上：

电脑端用串口助手（XCOM / 串口调试助手）打开 CH340 对应的 COM 口即可。

注意：不是所有板子都有板载 CH340。如果你的板子没有，需要外接 USB 转 TTL 模块，共地。

三、代码实现

3.1 整体流程

① 开时钟：GPIOA + USART1（USART1 挂在 APB2，84MHz） ② GPIO 复用配置：PA9/PA10 设为 AF 模式 + 复用映射到 USART1 ③ USART 参数：波特率/字长/停止位/校验/流控/模式 ④ NVIC：使能 USART1 中断 ⑤ USART_ITConfig 开 RXNE 中断（收到数据触发） ⑥ USART_Cmd 启动串口

3.2 USART1 初始化

voidUART_Init_Config(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//1. 使能 GPIOA 时钟 + USART1 外设时钟// 注意：USART1 挂在 APB2 总线上！RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//复用功能模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_High_Speed;GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//引脚复用：把 PA9/PA10 交给 USART1 这个外设管GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);//2. 配置串口参数USART_InitTypeDef USART_InitStructure;USART_InitStructure.USART_BaudRate=115200;//波特率USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;//8 位数据USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;//1 位停止位USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;//无奇偶校验USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件流控USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//收+发USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);//3. NVIC 配置NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x01;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x01;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//开中断——接收数据寄存器非空（RXNE）触发USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//开启串口1USART_Cmd(USART1,ENABLE);}

还是熟悉的套路：开时钟 → 配 GPIO → 配外设 → 配 NVIC → 使能。标准库的外设初始化基本都是一个模板，写多了自然手感就熟了。

3.3 发送：等 TXE

//发送一个字符voidUart_SendByte(USART_TypeDef*USARTx,uint16_tch){USART_SendData(USARTx,ch);//等待发送数据寄存器为空（TXE 置 1 才能写下一个）while(USART_GetFlagStatus(USARTx,USART_FLAG_TXE)==RESET);}//发送字符串voidUart_SendString(USART_TypeDef*USARTx,char*str){uint16_tk=0;while(*(str+k)!='\0'){Uart_SendByte(USARTx,*(str+k));k++;}}

发送是阻塞式的：把数据扔进DR寄存器后，死等TXE置位再返回。简单可靠，调试阶段够用了。

3.4 printf 重定向（最爽的一步）

在 uart.c 里重写 fputc，让printf的输出全部走 USART1：

#include"stdio.h"//重定向C库函数，使printf函数能够将数据输出串口1打印intfputc(intch,FILE*stream){USART_SendData(USART1,ch);while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);returnch;}

从此你的代码里可以直接写：

printf("Freq = %.2f Hz, Duty = %.1f %%\r\n",Freq,Duty);

串口助手里实时看到数据，调试体验直接上一个台阶。

⚠️ 两个前置条件，缺一个 printf 就卡死：

1. Keil 里勾选Target → Use MicroLIB；

2. fputc 所在的 .c 文件#include "stdio.h"。

   另外记得加\r\n换行，很多串口助手只认这个。

3.5 中断接收：RXNE 触发

uint16_treceive;voidUSART1_IRQHandler(void){//RXNE 为 1，表示有数据来了——赶紧去拿if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE)==SET){receive=USART_ReceiveData(USART1);//收到什么就原样发回去（回显）USART_SendData(USART1,receive);}USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);}

流程：串口助手发一个字节 → RXNE 置 1 → 触发USART1_IRQHandler→ 读DR把数据取走（读取动作本身也会清 RXNE）→ 想干嘛干嘛，这里做的是回显。

注意：中断服务函数里不要做耗时操作（比如 printf、延时）。中断里只做"取数据 + 存缓冲区"，真正的业务处理放到主循环里做，否则会拖垮整个系统。

四、USART3 第二路串口：数据转发到串口 1

4.1 为什么单独讲 USART3？

USART1 挂在APB2（84MHz），而 USART3 挂在APB1（42MHz）。两路串口波特率故意设成不一样（115200 vs 9600），就是为了把"不同总线上的串口"这个坑讲清楚——初始化时开时钟的总线别搞错，否则外设根本起不来。

4.2 USART3 初始化（9600bps）

voidUART3_Init_Config(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//1. 使能 GPIOB 时钟 + USART3 外设时钟// 注意：USART3 挂在 APB1 总线上！不是 APB2！RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF;//复用功能模式GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_High_Speed;GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);//引脚复用：把 PB10/PB11 交给 USART3 这个外设管GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART3);GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_USART3);//2. 配置串口参数——波特率 9600USART_InitTypeDef USART_InitStructure;USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;//波特率USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;//8 位数据USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;//1 位停止位USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;//无奇偶校验USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件流控USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//收+发USART_Init(USART3,&USART_InitStructure);//3. NVIC 配置NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART3_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x02;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x00;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//开中断——RXNE 触发USART_ITConfig(USART3,USART_IT_RXNE,ENABLE);//开启串口3USART_Cmd(USART3,ENABLE);}

对比 USART1 的初始化，只有两处不同：

1. 时钟总线：RCC_APB1PeriphClockCmd（USART3 在 APB1）；
2. 引脚复用：GPIO_AF_USART3+ PB10/PB11。

其余结构完全一样——这就是标准库的"模板化"魅力。

4.3 USART3 中断：收到数据转发到串口 1

voidUSART3_IRQHandler(void){uint16_tdata;//USART3 收到数据if(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_RXNE)==SET){data=USART_ReceiveData(USART3);//转发到串口 1 打印（走 printf 重定向）printf("USART3 RX: 0x%02X (%c)\r\n",data,data);}USART_ClearITPendingBit(USART3,USART_IT_RXNE);}

说明：这里在中断里直接 printf 是演示用的写法，方便一眼看到效果。实际项目中请遵循 3.5 节的原则——中断里只存数据、置标志，把 printf 挪到主循环里执行。本文示例波特率低（9600）数据量小看不出问题，一旦数据密集，printf 的耗时会导致后面的中断排队甚至丢字节。

这样外部模块（GPS、蓝牙等）发来的数据，就能在电脑串口助手上实时看到了——串口 3 当"耳朵"，串口 1 当"嘴巴"。

五、主函数：把两路串口跑起来

#include"stm32f4xx.h"#include"uart.h"intmain(void){//初始化两路串口UART_Init_Config();//USART1: 115200UART3_Init_Config();//USART3: 9600printf("STM32F407 USART Demo Start!\r\n");printf("USART1: 115200bps, USART3: 9600bps\r\n");while(1){//主循环里可以干别的活//中断里已经处理了回显和转发}}

六、常见坑与排查清单

七、总结

串口通信的核心就三件事：

1. 开时钟——注意 USART1 在 APB2、USART3 在 APB1，总线别搞错；
2. 配 GPIO 复用——PA9/PA10 给 USART1，PB10/PB11 给 USART3；
3. 收发靠标志位——发送等 TXE，接收看 RXNE（中断）。

标准库的套路高度统一：开时钟 → 配 GPIO → 配外设 → 配 NVIC → 使能。把 USART1 跑通，USART3 就是改三个地方的事。串口通了，你的嵌入式调试之路才算真正开始。