STM32学习（六）USART串口协议

一、通信接口

1.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。

2.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。

STMF103C8T6支持以下通信协议

 如果需要蓝牙无线遥控功能，陀螺仪加速度计测量姿态的功能，STM32没有，只能通过外挂芯片完成，这时就需要将两个设备用通信线连接，完成数据交换，从而实现读取外挂模块数据和控制外挂模块的目的。

图中 TX(或TXD)为数据发送脚，RX(或RXD)为数据接收脚，SCL，SCLK为时钟，SDA是数据。MOSI是主机输出数据脚，MISO是主机输入数据脚。CS是片选，用于指定通信的对象。CAN_H和CAN_L是差分数据脚，用两个引脚表示一个差分数据。DP(D+)和DM（D-）也是一对差分数据脚。

二、串口通信

1.串口是一种应用十分广泛的通讯接口，串口成本低容易使用，通信线路简单、可实现两个设备的互相通信。

2.单片机的串口可以使单片机和单片机、单片机和电脑、单片机和各种各样的模块互相通信、极大的扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力。

三、硬件电路

1.简单双向串口通信有两根通信线（发送端TX和接收端RX）

2.TX和RX要交叉连接

3.当只需要单向的数据传输时，可只接一根通信线

3.当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片

注：电平标准时数据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。

a.TTL电平：+3.3v或+5v表示1，0v表示0.

b.RS232电平：-3~-5v表示1，+3~+5v表示0

c.RS485电平：两线压差+2~+6v表示1，-2~-6v表示0（差分信号，抗干扰能力强）

 四、串口参数及时序

波特率：串口通信的速率

起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平

数据位：数据帧的有效荷载，1为高电平，0为低电平，低位先行

校验位;用于数据验证，根据数据位计算得来(无校验、奇校验、偶校验、CRC校验)

停止位：用于数据帧间隔，固定为高电平

 五、USART简介

USAR: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，并存放在寄存器里

USART自带波特率发生器，最高达4.5Mbits/s，相当于分频器

可配置的数据位长度（8或9），停止位长度（0.5或1或1.5或2），数据位长度如上图所示，如果需要校验位就设置9，不需要就设置8.停止位决定了波的间隔，一般用1。

可以选择无校验、奇校验和偶校验三种

STM32的USART资源： USART1、 USART2、 USART3

六、USART框图

功能引脚

TX： 发送数据输出引脚。

RX： 接收数据输入引脚。

SW_RX： 数据接收引脚，只用于单线和智能卡模式，属于内部引脚，没有具体外部引脚。

nRTS： 请求以发送(Request To Send)，n表示低电平有效。如果使能RTS流控制，当USART接收器准备好接收新数据时就会将nRTS变成低电平； 当接收寄存器已满时，nRTS将被设置为高电平。该引脚只适用于硬件流控制。

nCTS： 清除以发送(Clear To Send)，n表示低电平有效。如果使能CTS流控制，发送器在发送下一帧数据之前会检测nCTS引脚， 如果为低电平，表示可以发送数据，如果为高电平则在发送完当前数据帧之后停止发送。该引脚只适用于硬件流控制。

SCLK： 发送器时钟输出引脚。这个引脚仅适用于同步模式。

STM32F103VET6系统控制器有三个USART和两个UART，其中USART1和时钟来源于APB2总线时钟，其最大频率为72MHz， 其他四个的时钟来源于APB1总线时钟，其最大频率为36MHz。UART只是异步传输功能，所以没有SCLK、nCTS和nRTS功能引脚。

控制器

USART有专门控制发送的发送器、控制接收的接收器，还有唤醒单元、中断控制等等。 使用USART之前需要向USART_CR1寄存器的UE位置1使能USART，UE位用来开启供给给串口的时钟。

发送或者接收数据字长可选8位或9位。

发送器

一个字符帧发送需要三个部分：起始位+数据帧+停止位。起始位是一个位周期的低电平，位周期就是每一位占用的时间； 数据帧就是我们要发送的8位或9位数据，数据是从最低位开始传输的；停止位是一定时间周期的高电平。

接收器

如果将USART_CR1寄存器的RE位置1，使能USART接收，使得接收器在RX线开始搜索起始位。 在确定到起始位后就根据RX线电平状态把数据存放在接收移位寄存器内。接收完成后就把接收移位寄存器数据移到RDR内， 并把USART_SR寄存器的RXNE位置1，同时如果USART_CR2寄存器的RXNEIE置1的话可以产生中断。