STM32 学习七 USART通信1

一、概念

USART 通用 同步异步收发器，全双工数据交换，利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择，支持同步单向通信和半双工单线通信，也支持LIN（局部互联网），智能卡协议和irDA（红外数据组织）SIR ENDEC规范，以及调制解调器（CTX/RTS）操作。它还允许多处理器通信 。 用多缓冲器配置的DMA方式，可以实现高速数据通信。

STM32 有3个USART接口（通用同步/异步接收、发送端口，比UART增强了同步功能）

STM32的USART串口，采用分数波特率发生器，最高速率=72M/16=4.5Mb/S

• 全双工异步通信
• 单线半双工通信
• 使用DMA的可配置的多缓冲通信
• 单独的发送器和接收器使能位
• 检测标示  接收缓冲器满，发送缓冲器空 传输结束标志
• 校验控制  发送检验位 对接收数据进行检验（奇偶校验）
• 四个错误检测标志
• 10个带标志的中断源

任何USART通信，需要用到

2个对外连接的引脚：RxD、TxD

SCLK：发送器时钟输出（同步模式用到）

在IrDA模式里需要下列引脚：

IrDA_RDI：IrDA模式下的数据输入

IrDA_TDO：IrDA模式下的数据输出

调制解调模式中需要：

nCTS：清除发送

nRTS：发送请求

数据接收过程：

数据发送过程：

异步串行通信协议需要定义以下5个内容：

1. 起始位
2. 数据位（8、9）
3. 奇偶校验位（9位包含）
4. 停止位（1、1.5、2周期）
5. 波特率设置（速度）

范围解析：

应用场合：

1. 芯片间近距离通信
2. 与PC机通信
3. 模块间远距离通信

芯片通信连接示意图：

      

PC机通信连接示意图：

RS-485接口最大传输距离可达3000米，最高传输速率10Mbps：

二、数据发送过程

USART框图：

1.USART特征描述

通过USART_CR1寄存器M位，选择成8位或9位。起始位期间，TX脚处于低电平，在停止位期间处于高电平。

空闲符号被视为完全由“1”组织的一个完整的数据帧，后面跟着包含了数据的下一帧的开始位。

断开符号被视为在一个帧周期内全部收到“0”（包括停止位期间也是0）。在断开帧结束时，发送器再插入1或2个停止位来应答起始位。

发送和接收由一共用的波特率发生器鸡翅。

2.USART寄存器描述

（1）状态寄存器（USART_SR）

（2）数据寄存器（USART_DR）

位8：0

DR[8:0]:数据值
包含了发送或接收的数据。由于它是由两个寄存器组成的，一个
接收用（RDR），该寄存器兼具读和写的功能。TDR寄存器提供
器之间的并行接口（参见图1）。RDR寄存器提供了输入移位寄
接口。
当使能校验位（USART_CR1种PCE位被置位）进行发送时，写
度不同，MSB是第7位或者第8位）会被后来的校验位该取代。
当使能校验位进行接收时，读到的MSB位是接收到的校验位。

（3）波特率寄存器（USART_BRR）

位31:16 保留位

位15:4 DIV_Mantissa[11:0]:DIV的小数部分
             这12位定义了USART分频器除法因子(DIV)的小数部分

位3:0   DIV_Fraction[3:0] 
            这4位定义了USART分频器除法因子(DIV)的整数部分

（4）控制寄存器1（USART_CR1）

数据发送过程：

(i)在USART_CR1 UE位使能(1)；

(ii)编程USART_CR1的M位来定义字长；

(iii)在USART_CR2中定义STOP停止位；

      如果采用多缓冲器通信，配置DMA使能；

(iv)设置USART_CR1的TE位，发送一个空闲帧作为第一次数据发送；

(v)利用USART_BRR寄存器选择要求的波特率；

(vi)把要发送的数据写进USART_DR寄存器（此动作清除TXE位）。

在只有一个缓冲器的情况下，对每个待发送的数据重复步骤7.

数据接收过程：

(i)在USART_CR1 UE位使能(1)；

(ii)编程USART_CR1的M位来定义字长；

(iii)在USART_CR2中定义STOP停止位；

      如果采用多缓冲器通信，配置DMA使能；

(iv)设置USART_CR1的RE位，激活接收器，使它开始寻找起始位；

RXNE位被置位，它表明移位寄存器的内容被转移到RDR。如果RXNEIE位被设置，产生中断。

在接收期间如果检测到帧错误，噪音或溢出错误，（USART_SR）错误标志将被置起。

（5）控制寄存器2（USART_CR2）

（6）控制寄存器3（USART_CR3）

（7）保护时间和预分频寄存器（USART_GTPR）

三、引脚图示

我用的是STM32C8T6最小板，接口如下：

STM32通过PA9、PA10连接MAX3232（或SP）

USART功能图：

STM32 有3个USART接口（通用同步/异步接收、发送端口，比UART增强了同步功能）

STM32的USART串口，采用分数波特率发生器，最高速率=72M/16=4.5Mb/S

STM32 有3个USART接口（通用同步/异步接收、发送端口，比UART增强了同步功能）

STM32的USART串口，采用分数波特率发生器，最高速率=72M/16=4.5Mb/S

我用的是STM32C8T6最小板，接口如下：

STM32通过PA9、PA10连接MAX3232（或SP）

每个USART有7个设置寄存器，

• 状态寄存器：USART_SR
• 数据寄存器：USART_DR
• 波特率寄存器：USART_BRR
• 控制寄存器1：USART_CR1
• 控制寄存器2：USART_CR2
• 控制寄存器3：USART_CR3
• 保护时间和预分频寄存器：USART GTPR

USART功能图：