N32G003学习——第九章 第二节 USART串口外设

上节已了解串口协议，提到目标? ?1·发送? ?2·发送+接收

1·STM32的USART（串口）

定义：

通用同步/异步收发器

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,

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,存放在数据寄存器

自带波特率发生器，最高达4.5Mbits/s可配置数据位长度(8/9)

停止位长度(0.5 / 1 / 1.5 / 2)

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、LIN

STM32F103C8T6USART资源（视频资源）:USART1、USART2、USART3

A代表同步，S代表异步

我们常说的串口，有时候称UART

STM32的同步模式，只支持时钟输出，主要目的是兼容其他协议

所以不支持两个USART之间的同步通信

一般串口很少用到同步模式

所以USART和UART使用起来，区别不大

串口通信，主要是?异步通信（没时钟线，通过约定的采集频率，如比特率）

硬件流控制：（很少用，知道有这个就好）

A发送给B，A发送很快，B来不及接收，如果没有硬件流控制，B处理不过来，只能抛弃新数据或者覆盖原数据；如果有硬件流控制，就会多一根线，B没准备好，就置高电平，准备好，就置低电平，A接收到B的反馈后，等B准备好的时候，A才发送数据；如果B没准备好，A接收到B的反馈，知道不发送数据

硬件流控制，可以防止因B处理慢，而导致数据丢失。

DMA：数据转运，减轻CPU负担

智能卡、IrDA、LIN：协议，和串口很像，一般不用

USART1、USART2、USART3：

这款STM32，带3个USART外设，?可挂很多设备

注意这3个USART外设，知道对应的总线

USART1属于APB2总线上，USART2、USART3属于APB1总线上

需开启对应总线的使能，才能用对应的USART外设

STM32的USART框图

（有很多不用看，只看红色的）

TX

RX

TDR发送数据寄存器：只写

RDR接收数据寄存器：只读

发送移位寄存器

接收移位寄存器

发送过程

写一段数据给TDR发送数据寄存器，

这段数据全部移到发送移位寄存器，发送数据寄存器就空了，TXE位自动置1，

检测TXE位为1就可以写下一段数据给发送数据寄存器了。

当一段数据完全移位到发送移位寄存器，

开始往右移位，一位位的传到TX引脚，这就是所谓的低位先行

?

TDR发送数据寄存器，会等发送移位寄存器空了，再传数据，给发送移位寄存器

同样的，等发送数据寄存器空了，TXE位自动置1了，才会在写入下一段数据给发送数据寄存器

有了这两个寄存器的缓存，这样发送出来的数据，是一段接一段，连续的，数据帧之间没有空隙?

接收过程

同理，RX接收数据，给到接收移位寄存器，再给到接收数据寄存器，等完整一段数据都到了接收数据寄存器后，同样的，RXNE自动置1，检测到RXNE置1了，说明可以把里面的数据，发送给总线上，进行读取数据。

同样的，有了这两个寄存器的缓存，读取的数据帧是连续的

其他功能

（简单了解）

硬件数据流控：

nRTS引脚，输出，告诉别人，当前能不能接受数据

nCTS引脚，输入，接收别人的nRTS，能不能发送

（n代表低电平有效）

上面可能讲的有点复杂，具体用法，就很好理解：

找另一个串口，

别人CTS接自己RTS

自己RTS置低电平，告诉别人可以发数据过来，我会接收

别人CTS得到低电平，哦就知道，别人可以发数据过来了

（也可以理解为使能）

反之，当自己数据处理不过来的时候，

自己的RTS置高电平

别人的CTS得到高电平

别人就知道不发送数据过来。

（这个RTS和CTS，我们一般不用的，了解即可）

产生同步时钟信号（同步很少用，了解即可）

和发送移位寄存器配合

每移位一次，同步时钟电平就跳变一个周期

简单理解：

告诉别人，我移出去1位数据了

看看我的时钟信号，指导你接收？

这个时钟只支持输出，不支持输入

所以两个USART之间，只能是异步的串口通信，不能同步

（有时钟输出的串口，很像SPI，能兼容SPI，我也不懂SPI，后面再理解这句话）

当不知道别人的波特率时候

这个时钟，也可以做自适应波特率

测量一下别人的时钟信号的周期，计算出别人的波特率

这个时钟，一般不用，了解即可

唤醒单元（一般不使用，了解即可）

实现串口挂载多设备

上节说到，串口是点对点CSDN

这个兼容多设备

譬如唤醒单元，是老师

老师找班上某个人谈话，某个人有座位（地址），

老师通过唤醒单元收到的地址，确认找哪个人谈话

SR?状态寄存器

常用的标志位：如之前说的TEX、RXNE（上面的发送过程，有讲解）

中断控制

配置中断，是不是能通向NVIC（NVIC统一分配中断优先级别、管理中断的）N32G003学习—— 第五章 第一节 EXTI外部中断_qq_34525008的博客-CSDN博客

波特率发生器

其实就是个分频器

APB时钟分频，得到发送和接收移位时钟

这里的时钟输入是fPCLKx（x=1或者2）

譬如USART1规定挂在APB2，

所以USART1就是fPCLK2的时钟，一般是72M

之后通过USART DIV分频（左黄）

分频就是除以一个数（右黄）

看到这个数分为整数和小数，因为譬如72M除以一个整数，除不尽，有误差

所以这个分频系数，是有小数，减少误差

这款STM32波特率的分频系数，支持小数点后4位，分频出来就更加准确了

分完频，记住不是分频就完事，还要除以16

（因为他把采集一位，分16次，这样采集的数据才更加准确）

才得到? 发送器时钟?和?接收器时钟

如果TE为1，就是发送器使能了，发送部分的波特率就有效

如果RE为1，就是接收器使能了，接收部分的波特率就有效

串口通讯引脚

在复用功能里，比如STM32

USART1的TX是PA9口，RX是PA10口

USART2的TX是PA2口，RX是PA3口

USART3的TX是PB10口，RX是PB11口

也有可能在重映射里

USART1的TX映射在PB6

USART1的RX映射在PB7

USART的基本结构：（先看前面，在看这图，才更好理解）

数据帧（上节有提过）

（1）起始位+数据位8位+停止位
（2）起始位+数据位8位+奇偶校验位+停止位

奇偶校验位：在配置寄存器CR选择? 无校验? /?奇校验 /?偶校验

停止位：可选0.5 / 1 / 1.5 / 2 （指的是时长）

起始位侦测（了解即可）

他把采集一位，分16次，这就是为什么之前波特率计算，除分频系数，还要除16的原因

噪音对起始位侦测电路有影响，噪音导致采集的0有些会波动成1，

NE标志位自动置1，就说明不是每次采集都是0，说明有噪音，悠着点用

按照2：1原则，譬如有2次是0，1次是1，就确定0

若设置第8/9/10次才采集，确定了0，那么往后的采集，都在第8/9/10次的位置上，刚好在位的中间，这样采集数据会更加准确。

BRR寄存器（ 波特比率寄存器 ）

要产生波特率大小，由BRR寄存器决定。

发送器和接收器的波特率，就是由BRR里的DIV决定

（DIV：分频系数，包含整数，和四位小数）

计算公式：波特率 =?

举例：

需要配置USART1为9600的波特率

9600=72/（16*DIV）? 代入公式，72前面也说过，是USART1挂在APB2总线，系统频率为72M

DIV=72/9600/16=468.75

十进制468.75👉二进制111010100.11

写在DIV，空的补0，得000111010100? 1100

当然，用库函数就简单，需要波特率就写进去，库函数自己帮我们算。

拓展：USB转串口原理

USB有4根线：GND? /? VCC / D+? /? D-

USB通过通信线D+ .? D- ，传给CH340G转成串口，由TXD和RXD出去

所有的电，都是由USB的VCC+5V来

（左上方）然后VCC+5V 通过稳压管降压VCC+3V3

之后通过排针（CON6）把VCC+5V和VCC+3V3都引出来

可通过跳线帽，把排针的5脚和6/4脚连起来，把电给到CH340G芯片

给到CH340G芯片的电，

若是5V，TLL电平就是5V

若是3V3，TLL电平就是3V3

看自己需要，跳线帽，连上所需电压

（TTL电平：串口输入输出的电平，譬如5V代表1，3V3代表1）

（右下角，那块电路是指示灯和滤波，方便我们观察）

外设都有的三类寄存器

CR控制寄存器：使能之类的

SR状态寄存器：存放各种标志位

DR数据寄存器：存放最关键数据

说到寄存器，看使用手册，有时候会很乱，怎么那么多寄存器，

其实用到不多的。用上的才设置。

其它没用上的，不用管。