STM32微控制器 | 复习六 | USART原理及应用

一、通信协议的定义

通信是指通信双方的一种约定，包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式等问题作出统一规定。也称通信控制规程。

二、串行通信和并行通信的优缺点

并行通信：

1. 传输原理：数据各个位同时传输。
2. 优点：速度快
3. 缺点：占用引脚资源多

串行通信：

1. 传输原理：数据按位顺序传输。
2. 优点：占用引脚资源少
3. 缺点：速度相对较慢

三、串行通信的通信方式

同步通信：带时钟同步信号传输。（SPI、IIC通信接口）

异步通信：不带时钟同步信号。（USART（通用异步收发器），单总线）

异步串行通信的特点：以字符为信息单位传送。即：传送同一字符的每一位时是同步的，而字符与字符之间是异步的。

同步串行通信的特点：以数据块为信息单位传送。即：字符内部位与位之间传送是同步的，字符与字符之间传送也是同步的。

四、USART帧格式

在异步通信中数据一般以一个字符为单位进行传送。用一帧来表示一个字符，一帧信息由起始位（为0信号，占1位）、数据位（传输时低位在先，高位在后）、奇偶较验位（可要可不要）和停止位（为1信号，可1位、1.5位或2位）组成。

五、波特率及其设置

在串行通信中，数据是按位进行传送的，因此传送速率用每秒钟传送格式位的数目来表示，称之为波特率（band rate）。每秒传送一个格式位就是1波特。1波特=1bps（位/秒）

常用的有： 1200、2400、4800、9600、19200、115200波特。

接收器和发送器的波特率在USARTDIV的整数和小数寄存器中的值应设置成相同的。波特率通过USART_BRR寄存器来设置，包括12位整数部分和4位小数部分。


发送和接收的波特率计算公式为：

波特率 = fPCLKx / （16 × USARTDIV）

其中，fPCLKx(x=1、2)是给外设的时钟，PCLK1用于USART2、3、4、5，PCLK2用于USART1。
USARTDIV是一个无符号的定点数。USARTDIV的计算见下例。

例1：
		如果 DIV_Mantissa = 27，DIV_Fraction = 12 (USART_BRR=0x1BC)，
		则：Mantissa (USARTDIV) = 27；Fraction (USARTDIV) = 12/16 = 0.75，
		所以USARTDIV = 27.75。

例2：
		要求 USARTDIV = 25.62，
		则：DIV_Fraction = 16×0.62 = 9.92。取最接近的整数是：10 = 0x0A。DIV_Mantissa = mantissa (25.620) = 25 = 0x19 。
		于是，USART_BRR = 0x19A 。

例3： 
		要求 USARTDIV = 50.99，
		则：DIV_Fraction = 16×0.99 = 15.84。最接近的整数是：16 = 0x10 => DIV_frac[3:0]溢出 => 进位必须加到小数部分。
		DIV_Mantissa = mantissa (50.990 + 进位) = 51 = 0x33。
		于是，USART_BRR = 0x330，USARTDIV=51。

六、USART初始化（需要设置哪些参数）

初始化步骤：
1、GPIO口初始化；（PA9,PA10）
2、串口时钟设置；打开串口时钟
3、串口初始化；波特率，帧格式
4、串口使能；
5、发送字符；
6、发送字符串；
7、主程序

void GPIO_Init(void)
{
		GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
		 	
		RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	 //使能PA端口时钟
			
		GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;				 //TXD
		GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; 		 //复用推挽输出
		GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 //IO口速度为50MHz
		GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					
		
		GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;				 //RXD
		GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; 		 //浮空输入
		GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 //IO口速度为50MHz
		GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 
}

void Usart_Init(void)
{
		USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
		RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);	 //使能串口1时钟
		USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;//串口波特率
		USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
		USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
		USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
		USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
		USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//发送使能和接收使能
		USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
		USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1
		USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);	//清除UASRT1发送完成标志位
}

void USART_Transmit(u8 data)
{
		USART_SendData(USART1, data);
		while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}

void put_S(u8 *s)
{
		while(*s)
		{
				USART_transmit(*s);
				s++;
		}
}

int main(void)
{
		GPIO_Init();
		Usart_Init();
		while(1)
		{
				put_s("CSDN--阿牛哥dd");
				put_s("\n");
		}
}