STM32-(08)：USART通信基础
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USART通信
通用同步异步收发器<Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter>（ USART )提供了一种灵活的方法来与使用工业标准 NRZ 异步串行数据格式的外部设备之间进行全双工数据交换。 USART 利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。
它支持同步单向通信和半双工单线通信。它也支持 LIN(局部互联网），智能卡协议和 irDA (红外数据组织 ）SIRENDEC 规范，以及调制解调器（ CTX / RTS )操作。它还允许许多处理器通信。
用于多缓冲器配置的 DMA 方式，可以实现高速数据通信。
• 全双工的异步通信
• 单线半双工通信
• 使用 DM A 的可配五的多緩冲通信
• 单独的犮送器和接收器使能位
• 检测标志
接 收 缓 冲 器 满
发 送 缓 冲 器 空
传 输 结 束 标 志
• 校验控制
发 送 校 验 位
对 接 收 数 据 进 行 校 验
• 四个饼误检測标志
• 10个带标志的中断源
引脚介绍
任何USART通信，需要用到2个对外连接的引脚：RxD、TxD:
RxD是输入引脚，用于串行数据接收；
TxD是输出引脚，用于串行数据发送。
SCLK：发送器时钟输出。（同步模式用到）
在 lrDA 模式里需要下列引脚：
lrDA_RDI:lrDA模式下的数据输入。
lrDA_TDO:lrDA模式下的数据输出。
调制解调器模式中需要：
nCTS:清除发送
nRTS:发送请求
数据的接收过程示意图
数据串行输入到移位寄存器（一般8位），寄存器满了之后一次性全部送到输入数据缓冲器，缓冲器中设置一些标志量，一些控制信号，内核就可以通过中断的信号把数据读进来，如果内核用的是PMA，就回自动决定数据往哪个内存中放，实现数据的接收。
数据的发送过程示意图
异步串行通信协议
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）一般8位，9位是带奇偶校验
3.奇偶校验值（9位包含）
4.停止位（1、1.5、2个周期）
5.波特率设置（速度）
范例如图：
一般可以应用到如下一些场合：
1.芯片间的近距离通信
2.与PC机之间的通信（下图中的RS232只是电平的转换）
3.模块之间的远距离通信
RS-485通信电路示意图
RS-485接口的最大传输距离可以达3000米，最高传输速率10Mbps，且抗噪声干扰性好。
RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为 +2V ~ +6V 表示：逻辑“0”以两线间的电压差为 -2 ~ -6V 表示。接口信号电平比 RS-232-C 降低了，该电平与TTL 电平兼容，柯方便与TTL电路连接。
数据发送过程
1.通过在USART_CR1寄存器上置位UE来激活USART
2.编程USART_CR1的Ｍ位来定义字长。
3.在USART_CR2中编程停止位的位数。
4.如果采用多缓冲器通信，配置USART_CR3中的DMA使能位（DMAT）。按多缓冲器通信中的描述配置DMA寄存器。
5.设置USART_CR1中的TE位，发送一个空闲帧作为第一次数据发送。
6.利用USART_BRR寄存器选择要求的波特率。
7.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
1.将 USART_CR1寄存器的 UE 置1来激活 USART 。
2.编程 USART_CR1的 M 位定义字长
3.在 USART_CR2中编写停止位的个竣
4.如果需多缓冲器通信，选择 USART2_CR3中的 DMA 使能位( DMAT )。按多缓冲器通信所要求两配置 DMA 寄存器。
5.利用波特率寄存器 USART_ BRR 选择希望的波特率。
6.设置 USART_CR1的 RE 位。激活接收器，使它开始寻找起始位。
当一字符被接收到时：
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，错 误标志将被置起.
涉及到的主要寄存器寄存器
| 1 | 2 | 2 | |
|---|---|---|---|
|
1.状态寄存器 （Status register） |
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| 2.数据寄存器 |
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||
| 3.波特率寄存器 |
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| 4.控制寄存器1 |
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| 5.控制寄存器2 |
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| 6.控制寄存器3 |
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代码
//main.c//----------------头文件声明--------------------
#include"stm32f10x_lib.h" //包含所有的头文件
#include<stdio.h>
//----------------函数声明--------------------
void Delay_MS(u16 dly);
void RCC_Configuration(void);
void GPIO_Configuration(void);
void USART_Configuration(u32 BaudRate);#define PA1 GPIOA->BSRR
#define PA0 GPIOA->BRR#define GPIOA_ODR_A (GPIOA_BASE+0x0C)
#define GPIOA_IDR_A (GPIOA_BASE+0x08)
#define GPIOB_ODR_A (GPIOB_BASE+0x0C)
#define GPIOB_IDR_A (GPIOB_BASE+0x08)
#define GPIOC_ODR_A (GPIOC_BASE+0x0C)
#define GPIOC_IDR_A (GPIOC_BASE+0x08)
#define GPIOD_ODR_A (GPIOD_BASE+0x0C)
#define GPIOD_IDR_A (GPIOD_BASE+0x08)
#define GPIOE_ODR_A (GPIOE_BASE+0x0C)
#define GPIOE_IDR_A (GPIOE_BASE+0x08)#define BitBand(Addr,BitNum) *((volatile unsigned long *)((Addr&0xF0000000)+0x2000000+((Addr&0xfffff)<<5)+(BitNum<<2)))#define PAout(n) BitBand(GPIOA_ODR_A,n)
#define PAin(n) BitBand(GPIOA_IDR_A,n)
#define PBout(n) BitBand(GPIOB_ODR_A,n)
#define PBin(n) BitBand(GPIOB_IDR_A,n)
#define PCout(n) BitBand(GPIOC_ODR_A,n)
#define PCin(n) BitBand(GPIOC_IDR_A,n)
#define PDout(n) BitBand(GPIOD_ODR_A,n)
#define PDin(n) BitBand(GPIOD_IDR_A,n)
#define PEout(n) BitBand(GPIOE_ODR_A,n)
#define PEin(n) BitBand(GPIOE_IDR_A,n)
/*******************************************************************************
* Function Name : main
* Description : Main program.
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
int main(void)
{float Div;u16 M,F;u32 Bound,BRR;u8 data='A';//这里的两个函数都是利用库函数进行编程，下一篇文章会详细讲到RCC_Configuration(); //系统时钟设置GPIO_Configuration(); //GPIO设置，主要是TX,RX的引脚复用// 第一步：USART1模块的设置(参照手册一共有三个)：//UE位使能、M位来定义字长、停止位的位数、TE位、BRR寄存器选择要求的波特率USART1->CR1 |= (1<<13); //USART_CR1的第13位为UE位，置1使能USART1->CR1 &= ~(1<<12); //USART_CR1的第13位为UE位，清0是 一个起始位，8个数据位，n个停止位USART1->CR2 &= ~(3<<12); //USART_CR2的第12、13位为停止位，置00 是表示1个停止位USART1->CR1 |= (1<<3); //USART_CR1的第3位为TE位，置1发送使能//关于波特率的设置，查看手册或者上方截图Bound = 9600;Div = (float)(72*1000*1000)/(Bound*16); //外设时钟为72MhzM = Div; //获取F = (Div-M)*16;BRR = M<<4|F;USART1->BRR = BRR; //第二步：发送一个字符‘A’到USART1的DRfor(F=0;F<30;F++){USART1->DR = data;data++;//USART_SR状态寄存器的第6位表示发送完成，为1表示发送完成，这里判断是否为0，为0继续等待while((USART1->SR & (1<<6))==0) ; }}
/*******************************************************************************
* Function Name : RCC_Configuration
* Description : Configures the different system clocks.
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void RCC_Configuration(void)
{//----------使用外部RC晶振-----------RCC_DeInit(); //初始化为缺省值RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON); //使能外部的高速时钟 while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSERDY) == RESET); //等待外部高速时钟使能就绪//FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable); //Enable Prefetch Buffer//FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2); //Flash 2 wait stateRCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); //HCLK = SYSCLKRCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); //PCLK2 = HCLKRCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); //PCLK1 = HCLK/2RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1,RCC_PLLMul_9); //PLLCLK = 8MHZ * 9 =72MHZRCC_PLLCmd(ENABLE); //Enable PLLCLKwhile(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET); //Wait till PLLCLK is readyRCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); //Select PLL as system clockwhile(RCC_GetSYSCLKSource()!=0x08); //Wait till PLL is used as system clock source//---------打开相应外设时钟--------------------RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //使能APB2外设的GPIOA的时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); //使能APB2外设的GPIOC的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1,ENABLE); }/*******************************************************************************
* Function Name : GPIO_Configuration
* Description : 初始化GPIO外设
* Input : None
* Output : None
* Return : None
*******************************************************************************/
void GPIO_Configuration(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/* Configure USARTx_Tx as alternate function push-pull */ //第9脚复用为上拉GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);/* Configure USARTx_Rx as input floating */ //第9脚复用为浮空输入GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);}void USART_Configuration(u32 BaudRate)
{USART_InitTypeDef USART_InitStructure; USART_InitStructure.USART_BaudRate = BaudRate; USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}
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