STM32之串口通信USART模块学习(1) |
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STM32之串口通信USART模块学习(1)
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一、通信接口
通信的目的：将一个设备的数据传送到另一个设备，扩展硬件系统通信协议：制定通信的规则，通信双方按照协议规则进行数据收发
相关术语解释如下：
上图的CH340芯片实现USB协议转串口协议，通过该芯片，STM32的串口数据可通过该模块传送到PC端。 三、硬件电路 简单双向串口通信有两根通信线（发送端TX和接收端RX） 复杂的串口通信还有时钟引脚，硬件流控制引脚TX与RX要交叉连接当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线（单工通信）当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片
四、电平标准 电平标准是数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准有如下三种： TTL电平：+3.3V或+5V表示1，0V表示0 RS232电平：-3 ~ -15V表示1，+3 ~ +15V表示0RS485电平：两线压差+2 ~ +6V表示1，-2 ~ -6V表示0（差分信号） 五、串口参数及时序串口发送数据的数据帧
波特率：串口通信的速率（波特率1000，表示1秒需要发送1000位数据） 每秒传输码元个数，单位：码元（位）/秒，bps 起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平 数据位：数据帧的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行（stm32的USART外设会自动翻转电平） 校验位：用于数据验证，根据数据位中1的个数计算得来（无、奇、偶校验）【CRC校验更好】 停止位：用于数据帧间隔，固定为高电平 串口时序模拟图
六、STM32的USART外设简介 USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）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，从TX引脚发送出去，也可自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接为一个字节数据，存放在数据寄存器里 自带波特率发生器，最高达4.5Mbits/s【其实就是分频器，比如APB2总线是72MHZ频率，分频之后得到波特率时钟，在此频率下收发信号】 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（多了时钟CLK输出）、硬件流控制（接收方在控制线上置高电平表示还未准备接收数据）、DMA、智能卡、IrDA、LIN STM32F103C8T6 USART资源： USART1（APB2总线）、 USART2、 USART3 七、USART框图
发送数据寄存器（TDR）-----》发送移位寄存器——》TX RX——》接收移位寄存器——》接受数据寄存器（RDR） 工作原理：当发送数据寄存器（TDR）将一个字节的数据发送到移位寄存器时，此时TXE标志位会置1，表示TDR可以写入新的数据，然后移位寄存器在发送控制器的做用下一位一位的发送到TX引脚，当移位寄存器为空的时候发送数据寄存器就会将一个字节的数据写入到移位寄存器。 RX将数据发送到接收移位寄存器，在接收控制器的作用下，将数据从移位寄存器发送到接受数据寄存器（RDR），此时RXNE置1 采用两个寄存器进行缓存，可以提高工作效率 发送数据寄存器和接受数据寄存器占用同一个地址，即软件上只有一个寄存器的存在，硬件上是两个寄存器 增强功能介绍 硬件数据流控：避免数据接收发送太快而导致丢失数据 需要接外部支持流控的串口，（例如内部的nRTS与外部的nCTS交叉连接进行通信，可以接收则发送低电平） nRTS（request，n低电平有效） nCTS（clear） SCLK 配合发送移位寄存器工作，每发送一位，时钟就走一个周期，只支持输出，作用是兼容别的协议，例如SPI 唤醒单元 实现串口挂载多设备，在一条总线上接多个设备，每个设备都有一个地址，要通信先寻址 中断控制 右边是状态寄存器SR，其中TXE表示发送寄存器为空，RXNE表示接收寄存器为空 左边是控制寄存器CR USART_BRR波特率发生器 发送器时钟与接收器时钟 USART1是72MHZ，USART2/3是36MHZ 八、USART基本结构
HEX模式/十六进制模式/二进制模式：以原始数据的形式显示 文本模式/字符模式：以原始数据编码后的形式显示 ASCLL编码表
发送方与接收方的数据传输过程，发送方也可以发送字符A，会通过ASCLL编码表转化为十六进制发送给接收方
串口发送数据到PC端代码： serial.c #include "stm32f10x.h" // Device header #include #include void Serial_Init(void) { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //串口模块初始化 USART_InitTypeDef USART_InitStructure; USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率 USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控，控制数据收发速度的 USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx; USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验模式 USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //指定传输的停止位的比特数 USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //指定数据帧位数 USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); USART_Cmd(USART1, ENABLE); } void Serial_SendByte(uint8_t Byte) { USART_SendData(USART1, Byte); while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); } void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length) { uint16_t i; for (i = 0; i < Length; i ++) { Serial_SendByte(Array[i]); } } void Serial_SendString(char *String) { uint8_t i; for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++) { Serial_SendByte(String[i]); } } uint32_t Serial_Pow(uint32_t X, uint32_t Y) { uint32_t Result = 1; while (Y --) { Result *= X; } return Result; } void Serial_SendNumber(uint32_t Number, uint8_t Length) { uint8_t i; for (i = 0; i < Length; i ++) { Serial_SendByte(Number / Serial_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0'); } } int fputc(int ch, FILE *f) { Serial_SendByte(ch); return ch; } void Serial_Printf(char *format, ...) { char String[100]; va_list arg; va_start(arg, format); vsprintf(String, format, arg); va_end(arg); Serial_SendString(String); }main.c #include "Serial.h" int main(void) { OLED_Init(); Serial_Init(); Serial_SendByte(0x64); //uint8_t MyArray[] = {0x42, 0x43, 0x44, 0x45}; //Serial_SendArray(MyArray, 4); //Serial_SendString("\r\nNum1="); //Serial_SendNumber(111, 3); //printf("\r\nNum2=%d", 222); //char String[100]; //sprintf(String, "\r\nNum3=%d", 333); //Serial_SendString(String); //Serial_Printf("\r\nNum4=%d", 444); //Serial_Printf("\r\n"); while (1) { } } |
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