紧急求助，关于STM32F407VGT6芯片USART串口通讯（sp3232）问题（路过的请帮忙）

终极幻想 · 发表于 2019-8-5 00:05:29

今天在这里请教大家一个问题，关于STM32F407的串口通讯的问题，其实这是个很LOW的问题，但是不得不请教大家。
1.问题描述
使用的单片机是STM32F407VGT6芯片，100引脚的。串口通道到USART3，串口芯片是SP3232芯片。通讯速率是115200-8-n-1。
对单片机进行测试时，发现收发的数据出现乱码的情况，完全不能使用。

2.故障排查
（1）首先检查硬件问题。
硬件电路图如下：
微信截图_20190804231243.png

该电路图按照数据手册还有原子哥的电路图进行设计的，测试各点电压：（16脚电压3.27V，2脚电压5.89V，6脚电压-5.3V，1脚与3脚之间电压2.9V，4脚与5脚之间电压5.56V）。
外部通过USB转TTL工具将单片机与PC连接起来，进行了交叉连接。

（2）检查调试工具
其中怀疑是调试工具的问题，换了3个不同厂家的USB转TTL的进行测试，显示的结果都是一样，通讯乱码。排除通信工具的问题。

（3）检查串口助手
同样换了3个串口调试助手，包括原子的串口助手，问题现象也是一样。

（4）检查通讯芯片
a.鉴于网上以及自己经验，SP2332的假货比较多，对测试的SP3232进行更换新的，在此期间更换为MAX232（将芯片的电压通过飞线更改为5V），又通过正规渠道更换为max3232，同样的结果，通讯乱码。
b.对SP3232进行回环测试，即将USART3（9脚和10脚短接），通过串口调试助手发送数据，此时发送数据正常。又将USART6（11脚和12脚）短接，发送数据也正常，说明通讯芯片是正常的。

（5）检测单片机的通讯引脚
测试方法为，将SP3232芯片去掉，将USART3的TXD和RXD直接与USB转TTL的工具的RXD和TXD连接，通过调试助手发送数据，也能正常收发数据，发送什么回复什么数据。
这时将SP3232芯片重新焊接上，通讯还是乱码，简直无法相信。

（6）检查单片机外围元器件
a.首先检查有无虚焊问题。
将单片机外围的元器件重新焊锡，补焊
b.检查电路问题，对照官方的原理图以及网上关于STM32F407VGT6芯片的原理图进行仔细核实，没有发现什么问题。
原理图如下（关于电源和晶振部分）：
微信截图_20190804233637.png

c.检查晶振
晶振为8MHz，焊接并无问题，测试晶振引脚电压，分别为1.81V、1.69V。
并将晶振Y3（32.768KHz）去掉。

（7）检查程序问题
本次测试实例有两个，一个是原子哥的《实验4 串口实验》，另外一个是野火的《USART2—USART2接发》，不要见怪，实在没办法。
a.原子哥的《实验4 串口实验》
修改引脚和时钟、中断配置：

//重定义fputc函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
while((USART3->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕
USART3->DR = (u8) ch;
return ch;
}
#endif

#if EN_USART1_RX //如果使能了接收
//串口1中断服务程序
//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误
u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];    //接收缓冲,最大USART_REC_LEN个字节.
//接收状态
//bit15，接收完成标志
//bit14，接收到0x0d
//bit13~0，接收到的有效字节数目
u16 USART_RX_STA=0;    //接收状态标记

//初始化IO 串口1
//bound:波特率
void uart_init(u32 bound){
//GPIO端口设置
      GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD,ENABLE); //使能GPIOA时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3,ENABLE);//使能USART1时钟

//串口1对应引脚复用映射
GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_USART3); //GPIOA9复用为USART1
GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART3); //GPIOA10复用为USART1

//USART1端口配置
      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9; //GPIOA9与GPIOA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure); //初始化PA9，PA10

//USART1 初始化设置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率设置
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
      USART_Init(USART3, &USART_InitStructure); //初始化串口1

      USART_Cmd(USART3, ENABLE);  //使能串口1

USART_ClearFlag(USART3, USART_FLAG_TC);

#if EN_USART1_RX
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启相关中断

//Usart1 NVIC 配置
      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;//串口1中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3;//抢占优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =3; //子优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器、

#endif

}

void USART3_IRQHandler(void)                  //串口1中断服务程序
{
u8 Res;
#ifdef OS_TICKS_PER_SEC      //如果时钟节拍数定义了,说明要使用ucosII了.
OSIntEnter();
#endif
if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中断(接收到的数据必须是0x0d 0x0a结尾)
{
Res =USART_ReceiveData(USART3);//(USART1->DR); //读取接收到的数据

if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
{
if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
{
if(Res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
else USART_RX_STA|=0x8000; //接收完成了
}
else //还没收到0X0D
{
if(Res==0x0d)USART_RX_STA|=0x4000;
else
{
USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
USART_RX_STA++;
if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收
}
}
}
  }
#ifdef OS_TICKS_PER_SEC      //如果时钟节拍数定义了,说明要使用ucosII了.
OSIntExit();
#endif
}

在主函数中进行修改后：
while(1)
{
if(USART_RX_STA&0x8000)
{
len=USART_RX_STA&0x3fff;//得到此次接收到的数据长度
printf("\r\n您发送的消息为:\r\n");
for(t=0;t<len;t++)
{
USART_SendData(USART3, USART_RX_BUF[t]);       //向串口1发送数据
while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束
}
printf("\r\n\r\n");//插入换行
USART_RX_STA=0;
}else
{
times++;
if(times%5000==0)
{
printf("\r\nALIENTEK 探索者STM32F407开发板串口实验\r\n");
printf("正点原子@ALIENTEK\r\n\r\n\r\n");
}
if(times%200==0)printf("52353535\r\n");
if(times%30==0)LED0=!LED0;//闪烁LED,提示系统正在运行.
delay_ms(10);
}
}

查看时钟配置：
#if !defined  (HSE_VALUE)
  #define HSE_VALUE ((uint32_t)8000000) /*!< Value of the External oscillator in Hz */

#endif /* HSE_VALUE */

#if defined (STM32F40_41xxx)
  uint32_t SystemCoreClock = 168000000;
#endif /* STM32F40_41xxx */

/************************* PLL Parameters *************************************/
#if defined(STM32F40_41xxx) || defined(STM32F427_437xx) || defined(STM32F429_439xx) || defined(STM32F401xx) || defined(STM32F469_479xx)
/* PLL_VCO = (HSE_VALUE or HSI_VALUE / PLL_M) * PLL_N */
#define PLL_M

仿真查看USART3的配置情况：
微信截图_20190804163901.png

与数据手册进行对比查看，没有发现什么问题。

b.野火的《USART2—USART2接发》

//引脚定义
/*******************************************************/
#define RS232_USART                                  USART3
#define RS232_USART_CLK                            RCC_APB1Periph_USART3

#define RS232_USART_RX_GPIO_PORT             GPIOD
#define RS232_USART_RX_GPIO_CLK                RCC_AHB1Periph_GPIOD
#define RS232_USART_RX_PIN                         GPIO_Pin_9
#define RS232_USART_RX_AF                         GPIO_AF_USART3
#define RS232_USART_RX_SOURCE                GPIO_PinSource9

#define RS232_USART_TX_GPIO_PORT             GPIOD
#define RS232_USART_TX_GPIO_CLK                RCC_AHB1Periph_GPIOD
#define RS232_USART_TX_PIN                         GPIO_Pin_8
#define RS232_USART_TX_AF                         GPIO_AF_USART3
#define RS232_USART_TX_SOURCE                GPIO_PinSource8

#define RS232_USART_IRQHandler                USART3_IRQHandler
#define RS232_USART_IRQ                        USART3_IRQn
/************************************************************/
//串口波特率
#define RS232_USART_BAUDRATE                   115200

/**
  * @brief  配置嵌套向量中断控制器NVIC
  * @param  无
  * @retval 无
  */
static void NVIC_Configuration(void)
{
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  /* Configure one bit for preemption priority */
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);

  /* 配置中断源 */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = RS232_USART_IRQ;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

/**
  * @brief  RS232_USART GPIO 配置,工作模式配置。115200 8-N-1 ，中断接收模式
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Debug_USART_Config(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

  RCC_AHB1PeriphClockCmd( RS232_USART_RX_GPIO_CLK|RS232_USART_TX_GPIO_CLK, ENABLE);

  /* 使能 UART 时钟 */
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RS232_USART_CLK, ENABLE);

  /* 连接 PXx 到 USARTx_Tx*/
  GPIO_PinAFConfig(RS232_USART_RX_GPIO_PORT,RS232_USART_RX_SOURCE, RS232_USART_RX_AF);

  /*  连接 PXx 到 USARTx__Rx*/
  GPIO_PinAFConfig(RS232_USART_TX_GPIO_PORT,RS232_USART_TX_SOURCE,RS232_USART_TX_AF);

  /* 配置Tx引脚为复用功能  */
  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 = RS232_USART_TX_PIN  ;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(RS232_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

  /* 配置Rx引脚为复用功能 */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RS232_USART_RX_PIN;
  GPIO_Init(RS232_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

  /* 配置串口RS232_USART 模式 */
  USART_InitStructure.USART_BaudRate = RS232_USART_BAUDRATE;
  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;
  USART_Init(RS232_USART, &USART_InitStructure);

NVIC_Configuration();
/*配置串口接收中断*/
USART_ITConfig(RS232_USART, USART_IT_RXNE, ENABLE);

  USART_Cmd(RS232_USART, ENABLE);
}

//中断接收函数
extern uint8_t Rxflag;
extern uint8_t ucTemp;
void RS232_USART_IRQHandler(void)
{
if(USART_GetITStatus( RS232_USART, USART_IT_RXNE ) != RESET)
{
   Rxflag=1;
ucTemp = USART_ReceiveData( RS232_USART );
}
}

主函数：
  while(1)
{
/*
接收DEBUG_USART口的数据，分析并处理
可以将此段代码封装为一个函数，在主程序其它流程调用
*/
if(Rxflag)
{
if (usRxCount < sizeof(ucaRxBuf))
{
ucaRxBuf[usRxCount++] = ucTemp;
}
else
{
usRxCount = 0;
}

/* 简单的通信协议，遇到回车换行符认为1个命令帧，可自行加其它判断实现自定义命令 */
/* 遇到换行字符，认为接收到一个命令 */
if (ucTemp == 0x0A) /* 换行字符 */
{
/*检测到有回车字符就把数据返回给上位机*/
Usart_SendStr_length( RS232_USART, ucaRxBuf, usRxCount );
//Usart_SendString();
usRxCount = 0;
}
Rxflag=0;
}
}

同样的将系统的时钟更改为8MHz，进行测试。

3.查找资料
针对网上说的各种方法，比如文件属性，只读更改为可修改；比如系统时钟的分频，将系统的总时钟更改为72Mhz测试，均以失败而告终。

4.紧急求助
实在没有办法了，希望各位看到此贴的朋友，还有哪些我还没有注意到的，希望给一点建议，非常感谢。

终极幻想 · 发表于 2019-8-5 00:05:30

突然之间我想明白啦，原子哥的电路没有问题，我设计的电路也没有问题。关键问题是，单片机接SP3232后，转化成了232电平，而我使用的工具是USB转TTL的（PL2303）测试工具，所以测试测试都是乱码。说白了电平不兼容。

终极幻想 · 发表于 2019-8-5 11:14:11

这是什么原因呢？

正点原子 · 发表于 2019-8-6 02:17:15

建议试试TTL串口通信，正常不？
有我们开发板的话很好测试，用我们板载的CH340测试一下，不经过RS232。

正点原子 · 发表于 2019-8-6 02:17:17

建议试试TTL串口通信，正常不？
有我们开发板的话很好测试，用我们板载的CH340测试一下，不经过RS232。

终极幻想 · 发表于 2019-8-6 11:36:28

正点原子发表于 2019-8-6 02:17
建议试试TTL串口通信，正常不？
有我们开发板的话很好测试，用我们板载的CH340测试一下，不经过RS232。

原子哥，您好！昨天收到你的开发板，晚上进行了测试。使用串口通讯测试例程，使用串口USART1通过CH340进行通讯测试，收发数据时正常的，可以互发数据。
然后在此基础上改为USART3的，端口为PB10，PB11，通过板子上的COM3进行测试，收发数据还是乱码。此时将232的TXD与RXD短接，测试232芯片的回环，测试正常。
然后TTL工具连接单片机的PB10与PB11进行测试，单片机直接通讯也是正常的。
再次把单片机与232芯片连接，测试232输出的信号，还是乱码。