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USART1huart1.Init.BaudRate = 115200; // 设置波特率为115200huart1.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;}}}
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