STM32 串口详细讲解

1. 什么是串口
   UART : Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用异步收发器
   USART : Universal Synchronous Asynchronous Receiver/Transmitter 通用同步/异步收发器

   一种是常用也是最简单的串行数据传输协议。数据线只需要两根就可以实现全双工。

   Tx: 发送数据线
   Rx: 接收数据线

    	  A  			B
    	 TX -----------> Rx
    	 Rx <------------Tx
   

   全双工：　两个设备可以同时发送和接收
   串行数据：　发送只一根线，一次只能发送一bit. 一bit接着一bit发送和接收。

   模块通信：　上位机　下位机
   通信一般需要两个设备，我们把这两个设备，人为叫做上位机，　下位机。
   上位机：　把处理性能强的机子，上位机。数据大部分处理都在上位机完成。
   下位机：　把数据采集的终端，处理性能单一的机子，下位机。

   串口只有一根发送数据线，假如　A要发送一个字符数据　　10101010 给B

    A --------        ---------
    		 --------			------- ...
    		 
    高电平周期是多长？即使是不发送数据Tx线上也有一个电平状态，接收方
    它怎么知道你是在发送呢？....
   

2. UART数据如何传输?
   UART protocol 串口协议。
   串口发送和接收数据是以帧为单位. Frame

   1帧(Frame)= 1 start bit(起始位) + 5-9bits数据位　+　0/1bit 校验位　　+ stop bits(0.5, 1,1,5,2)
   起始位: 一个周期的低电平
   数据位: 5-9bits数据位，具体是多少bits,需要双方协商。并且传送是先传送LSB(最低位) … MSB
   校验位:
   　0 bit :没有校验位
   1 bit :校验位. “赖子” X
   D0 D1 D2 … Dn X
   奇校验:要保证传输的1为奇数
   D0 D1 D2 … Dn X 要保证这一串数据中1的个数为奇数
   1 0 1 0 1 0 1 0 X(1)
   1 0 1 0 1 0 1 1 X(0)

   		 偶校验：要保存传输的1为偶数
   
   
   停止位: 高电平
   		0.5 个停止位。　半个周期的高电平
   		1 个停止位    
   		1.5 个停止位
   		2 个停止位
   

   Baudrate(波特率)：　传输速率。
   决定　时间周期。

   	115200 bps: bits per second
   

3. 物理层标准　　the physical layer standards

    TTL level UART : TTL电平串口
    RS-232:
    RS-422:
    RS-485:
    
    	TTL level UART:
    		逻辑低电平(0)  0V
    		逻辑高电平(1)  5V/3.3V
    	RS-232: 适合较长距离传输
    		逻辑低电平(0)  +3v~+15V
    		逻辑高电平(1)  -3v~-15v
    		
   
    			TTL UART			RS-232			RS-422    	RS-485
   

   电平 1 3.3V/5V 1 -5V ~ -15V +/- 2v +/- 1.5v
   0 0V 0 5V ~ +15V

   信号 单端信号　　　单端信号　 差分信号　　　差分信号

   传输长度 < 2m <15m <1200m <1200m

    不同标准的串口，引脚也不一样。TX/Rx是一定存在的。
    	ＴＴＬ
    		ＲＸ
    		ＴＸ
    		ＧＮＤ
    		ＶＣＣ
   

4. STM32F4xx　串口控制器

   TX
   RX

   硬件流控:
   RTS: Request To Send 请求发送信号
   终端告诉对方可以向我传输数据啦。

    CTS: Clear To Send  清除发送信号
    	对方告知终端，我要向你发送数据啦
    	
    	
    	
    RTS  -------> CTS(对方)
    CTS  <-------  RTS(对方)
   

   标志位:

    TXE: Transmit data Register Empty
    	发送数据寄存器为空。
    	不代表上一次数据已经发送完成啦，因为数据有可能还在 shifter里面
    	但是此时您可以向TDR写数据啦。
    	
    TC :  Transmit Complete
    	发送完成。
    	发送移位寄存器中的数据已经发送到Tx引脚上面去了。
    	
    RXNE: Read Data register Not Empty
    	接收数据寄存器不为空。意思是你可以读数据啦。
   

5. STM32F4xx串口代码流程
   (1) GPIO口配置
   串口的TX/RX 引脚是由GPIO口来复用的。
   a. 使能GPIO分组的时钟
   RCC_AHB1PeriphClockCmd
   b. 配置GPIO口的功能 GPIO_Init
   c. 选择具体的复用功能
   GPIO_PinAFConfig
   (2) usart配置
   a. 使能usart时钟
   b. USART_Init

    		USART_Init(USART_TypeDef * USARTx, USART_InitTypeDef * USART_InitStruct);
    	
    			typedef struct
    			{
    			uint32_t USART_BaudRate; // 波特率
   
    			uint16_t USART_WordLength;    //传输字长  ,如下两个任选其一:
    					USART_WordLength_8b
    					USART_WordLength_9b
    						在STM32中：传输字长=数据位数+检验位数
   
    			uint16_t USART_StopBits;      //停止位数，如下　:
    						USART_StopBits_1  		1bit停止位
    						USART_StopBits_1_5		1.5bit停止位
    						USART_StopBits_2		2 bits停止位
    						USART_StopBits_0_5		0.5bit停止位
   
    			uint16_t USART_Parity;   //校验方式,如下:
    						USART_Parity_No  无校验
    						USART_Parity_Odd  奇校验
    						USART_Parity_Even 偶校验
   
    			uint16_t USART_Mode;    //串口模式, 如下：可以组合
    				USART_Mode_Tx　发送模式
    				USART_Mode_Rx 接收模式
   
    					USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx 发送和接收模式
    					
    			uint16_t USART_HardwareFlowControl;  //硬件流控
    					USART_HardwareFlowControl_None      无硬件流控
    					USART_HardwareFlowControl_RTS       RTS　请求发送。你可以接收对方的数据。
    					USART_HardwareFlowControl_CTS       CTS　清除发送,你可以发数据给对方。
    					USART_HardwareFlowControl_RTS_CTS   RTS_CTS　发送和接收都用流控
    			} USART_InitTypeDef;
   

   (3)　中断的配置
   USART_ITConfig <- 配置串品的中断
   在STM32中一个USART只对应一个中断通道，但是引起串口中断的
   事件有很多,比如:
   TXE -> 发送寄存器为空，可以引起串口中断
   TC -> 发送完成，可以引起串口中断
   RXNE -> 接收寄存器不为空，可以引起串口中断
   ……
   只不过，这些事件需要"中断控制位使能"

    	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE,ENABLE);
    	USART_ITConfig就是用来把一个串口的ＸＸ事件，配置成是否引起串口中断的
    		
    	在串口中断函数里面，就需要判断是哪个串口事件，引起了中断!!!
    		
    	NVIC_Init()
   

   (4) 使能串口
   USART_Cmd

   ---

    接收(中断函数)
    	USART1_IRQHanlder()
    	{
    		if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
    		{
    			//有数据可读啦
    			
    			data = USART_ReceiveData(USART1);  //读取接收到的数据
    		}
    	
    	
    		
    		//清除USART1的中断标志
    		USART_GetITStatus
    	}
    USART_GetITStatus用来获取串口的xx事件标志位
   

   ---

    发送数据
    USART_SendData(USART1, 0x55);
    while (USART_GetFlagStatus(USRAT1, USART_FLAG_TXE)  == RESET); //等待发送结束