江科大STM32入门——UART通信笔记总结

wx：嵌入式工程师成长日记

1、简介

• 简单双向串口通信有两根通信线(发送端TX和接收端RX)
• TX与RX要交叉连接
• 当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线
• 当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片

• 传输模式：全双工；时钟：同/异步；设备：点对点

【电平标准】

电平标准是数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准有如下三种︰

TTL电平：+3.3V或+5V表示1，0V表示0

RS232电平（大机器）：-3~-15V表示1，+3~+15V表示0

RS485电平：两线压差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信号）抗干扰（可达上千米）

3、串口参数及时序

• 波特率∶串口通信的速率（决定每隔多久发送一位）
• 起始位︰标志一个数据帧的开始，固定为低电平
• 数据位︰数据帧的有效载荷
• 校验位︰用于数据验证，根据数据位计算得来
• 停止位︰用于数据帧间隔，固定为高电平

校验方式：奇偶校验、和校验、CRC校验、LRC校验

（二）USART外设

1、USART简介

• UART：通用异步收/发器

• USART： 通用同步/异步收发器

注：这里的同步模式，多了一个仅支持输出的时钟，是兼容别的协议或者特殊用途而设计；不支持两个USART之间进行同步通信。

• USART是STM32内部集成的硬件外设，可根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧时序，从TX引脚发送出去，也可自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接为一个字节数据，存放在数据寄存器里。
• 自带波特率发生器，最高达4.5Mbits/s
• 可配置参数：数据位长度(8/9)、停止位长度(0.5/1/1.5/2)，即间隔
• 可选校验位（无校验/奇校验/偶校验)
• 支持同步模式、硬件流控制、DMA、智能卡、IrDA（红外通信）、LIN（局域网通信协议）

【硬件流控制】如果数据发送得过快来不及接收，那么就可以通过这个来控制USART处于可收发的状态，一般不用。

• STM32F103C8T6 USART资源：USART1、USART2、USART3

2、USART框图

TX/RX引脚，一个发送一个接收。

DR寄存器：占用同一个地址，但是硬件上是两个寄存器，TDR发送数据寄存器、RDR接收数据寄存器。

移位寄存器：一个发送，从寄存器转移（低位往高位发送）；一个接收，转移到寄存器（高位往低位接收）。通过标志位进行判断数据接收/发送完成。

SCK输出：用于兼容其他协议。

唤醒单元：串口实现挂载多设备，可以给串口分配一个地址，当发送指定地址时，此设备唤醒开始工作。当你发送别的设备地址时，别的设备就唤醒工作，没收到的就保持沉默。

中断申请位：就是状态寄存器这里的各种标志位，标志位的TXE发送寄存器空，RXNE接收寄存器非空，是判断发送和接收状态的必要标志位。

USART中断控制：配置中断是不是能通向NVIC

波特率发生器：分频器，APB时钟进行分频，得到发送和接收移位的时钟。

3、USART基本结构

发送接收移位寄存器硬件上看着有四个，但实际软件成眠只有一个DR寄存器供我们读写。

（三）数据帧解析

1、字长设置

2、配置停止位

3、USART输入数据策略

起始位侦测：数据采样位置对齐正中间

数据采样流程：可以对噪声进行判断，三次采样规则（全一致，采样电平不同，则按次数最多的考虑），但凡有不一致的就置位NE，代表有噪声。

4、波特率发生器

发送器和接收器的波特率由波特率寄存器BRR里的DIV确定

计算公式：波特率= fPCLkK2/1/(16*DIV)

（四）UART数据传输流程：

一个数据帧：起始位+数据位+（校验位）+停止位

（五）UART程序配置代码：

1.UART初始化配置：

/* 配置USART1的硬件参数 */    huart1.Instance = USART1; // 指定huart1结构体中的Instance成员为USART1    huart1.Init.BaudRate = 115200; // 设置波特率为115200    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; // 设置数据位长度为8位    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; // 设置停止位为1位    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; // 设置无奇偶校验位    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; // 设置USART1为全双工模式（发送和接收）    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; // 设置不使用硬件流控制    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; // 设置过采样为16倍    huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE; // 禁用一位采样    huart1.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1; // 设置时钟预分频器为1（不预分频）    huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT; // 禁用高级特性初始化 

2.字符发送

//发送字符void UART_Putc(u8 c){  while(UART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) == RESET);  USART_SendData(USART1,c);}

3.字符接收

//接收字符u8 UART_Getc(void){  while(UART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE) == RESET);  return (u8)USART_ReceiveData(USART1);}

4.字符串接收

//接收字符串函数void UART_Gets(u8* buf,u32 len){  int i;  for(i=0;i<(len-1);i++)  {    buf[i] = UART_Getc();    if(buf[i]=='\n')      break;  }  buf[i-1]='\0';}

串口中断：

void USART1_IRQHandler(void){u8 c;//判断是否是串口1的接收数据产生的中断if(USART_GetITStatus (USARTI,USART_IT_RXNE)!= RESET){//清除中断位USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);//读取接收到的数据c =USART_ReceiveData(USART1);//将读取到的数据暂存到大的存储区中UART_RxBuff[UART_RxCounter++]=c;//上位机的ssCOMT具发送的字符串:"led on\r\n\0"if(c =='\n'){//认为已经读完了//此时RxCounter为\0字符的下标UART_RxBuff[UART_RxCounter-2]=\0";UART_RxCounter=0;}}}