STM32-USART时序与寄存器状态分析

一、时序分析

在UART（通用异步收发传输）通信中，信号线上的状态分为两种：逻辑1（高电平）和逻辑0（低电平）。在空闲状态下，数据线应保持逻辑高电平。UART协议中的各个信号位具有如下含义：

1）起始位（Start Bit）：

• 起始位用于标识数据传输的开始。通过将通信线路从其空闲状态（逻辑高电平）拉低（逻辑低电平）来表示数据的开始。

2）数据位（Data Bits）：

• 数据位是实际传输的数据部分，其长度可以是5到8位。例如，ASCII码使用7位数据位，而扩展BCD码则使用8位。数据位的具体长度取决于通信设置。

3）校验位（Parity Bit）：

• 校验位用于检测数据传输中的错误。它可以是偶校验（确保1的位数为偶数）或奇校验（确保1的位数为奇数）。校验位的存在与否以及其具体设置取决于协议的要求。

4）停止位（Stop Bit）：

• 停止位用于标识数据传输的结束。它可以是1位、1.5位或2位的逻辑高电平。停止位的长度也可以根据通信协议进行调整。
   

二、寄存器状态分析

1）数据寄存器（DR，Data Register）

数据寄存器（DR）既用于发送数据也用于接收数据。尽管其功能在不同操作模式下有所不同，但实际上它是同一个物理寄存器：

• 发送数据寄存器（TDR）：在写操作时，数据被写入USART_DR寄存器，以便发送。
• 接收数据寄存器（RDR）：在读操作时，从USART_DR寄存器中读取接收到的数据。

2）状态寄存器（SR，Status Register）

状态寄存器（SR）提供UART模块的状态信息和标志位，反映UART的当前状态，如接收和发送状态、中断标志等。

• 状态检查：通过读取SR寄存器中的标志位，监测UART的当前状态。
• 错误处理：检查和处理各种错误标志（如溢出错误、噪声错误、帧错误）。

3）常见标志位：

• TXE（发送数据寄存器空标志）

• 标志位：USART_FLAG_TXE (Transmit Data Register Empty Flag)
• 功能：当TXE标志被置位时，表示发送数据寄存器中没有数据，准备好接收新的数据以便发送。此标志通常用于触发发送操作或检查发送缓冲区是否已经空闲。

• TC（发送完成标志）

• 标志位：USART_FLAG_TC (Transmission Complete Flag)
• 功能：当TC标志被置位时，表示所有数据字节已经完全传输，并且所有的发送缓冲区也已清空。此标志用于确认数据传输的最终完成状态。

• RXNE（接收数据寄存器非空标志）

• 标志位：USART_IT_RXNE (Receive Data Register Not Empty Interrupt)
• 功能：当接收数据寄存器中有数据可以读取时，该标志被置位。该标志用于触发接收中断，表示数据可供读取。数据从RDR移位寄存器转移到USART_DR寄存器时，该位被硬件置位。

• IDLE（空闲标志）

• 标志位：USART_IT_IDLE (Idle Line Detected Interrupt)
• 功能：当数据线保持空闲状态（没有数据传输）时，IDLE标志被置位。该标志用于检测数据传输的结束或空闲状态，并触发空闲行中断。

• ORE（溢出错误标志）：当接收数据寄存器溢出（接收到的数据未能及时读取）时，该标志被置位。该标志需要被清除以防止错误的发生。
• NF（噪声错误标志）：当接收的数据包含噪声错误时，该标志被置位。通常需要进行错误处理。
• FE（帧错误标志）：当接收到的数据帧格式错误（如停止位缺失）时，该标志被置位。需要进行错误处理。

• PE（校验错误标志）：当数据传输过程中发生校验错误时，该标志被置位。需要进行错误处理。