USART串口协议

news2024/11/30 8:44:56

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

 

 全双工:指通信双方能够同时进行双向通信,一般来说,全双工的通信都有两根通信线,发送线路和接收线路互不影响;

半双工:数据传输指数据可以在一个信号载体的两个方向上传输,但是不能同时传输;

单工:指数据只能从一个设备到另一个设备,不可以反着来;

时钟的作用:如果输出了一段高电平的波形,就是依靠时钟来判断波形是两个高电平信号还是一个高电平信号,即告诉接收方什么时候需要采集数据,I2C和SPI都有单独的时钟线,接收方可以在时钟信号的指引下进行采样,其他的没有时钟线,所以需要双方约定一个采样频率,为异步通信;

电平:单端:引脚的高低电平都是对GND的电压差,所以单端信号通信的双方都必须要共地,即把GND接在一起;差分:靠两个差分引脚的电压差来传输信号的,在通信时可以不需要GND,差分信号可以极大地提高抗干扰特性,所以差分信号的传输速度和距离都会非常高。

设备特性:多设备:可以在总线上挂载多个设备,还需要寻址的操作 ;点对点:两个设备直接传输数据;

串口

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
单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信,极大地扩展了单片机的应用范围,增强了单片机系统的硬件实力

 

 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
TX 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
当电平标准不一致时,需要加电平转换芯片

 

 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 +5V 表示 1 0V 表示 0
RS232 电平: -3~-15V 表示 1 +3~+15V 表示 0
RS485 电平:两线压差 +2~+6V 表示 1 -2~-6V 表示 0 (差分信号)

 串口参数及时序

波特率:串口通信的速率(决定了每隔几秒发送一位数据)
起始位:标志一个数据帧的开始,固定为低电平(产生下降沿,表示开始)
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
(即先发送数据的低位,由低位到高位输出)
校验位:用于数据验证,根据数据位计算得来(奇校验和偶校验,效果不如CRC校验)
停止位:用于数据帧间隔,固定为高电平(产生上升沿,表示结束,方便下一次的下降沿开始)

 

 USART简介

USART Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter )通用同步 / 异步收发器
USART 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
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
STM32F103C8T6 USART 资源: USART1 USART2 USART3

USART框图

引脚处只需要注意TX(发送)和RX(接收)引脚即可

 发送数据寄存器和接收数据寄存器共用一个地址DR的,TDR是只写的,RDR是只读的,当我们想要写入DR时,写入的是TDR,读出DR时,读出的是RDR。

发送移位寄存器工作方式:当我们给TDR写入一个数据时,此时硬件检测到写入数据了,就会检查当前移位寄存器是否有数据正在移位,如果没有,那么我们输入的数据就会立刻全部移动到发送移位寄存器中,准备发送,在数据从TDR移动到移位寄存器时,会置一个标志位TXE,发送寄存器空,我们就可以检查这个标志位,如果置1了,我们就可以给TDR写入下一个数据了。然后发送移位寄存器就会在发生器控制的驱动下,向右一位一位地把数据输出到TX引脚(低位先行),当移位完成后,新的数据就会再次自动地从TDR转移到发送移位寄存器中来;如果移位寄存器中的数据还未移位完成,那么TDR就会进行等待,一旦移位完成就会立马把数据转移过来。(双重缓存)

 接收移位寄存器同理。置的标志位位RXNE

SCLK:作用1可以兼容别的协议,作用2可以做自适应波特率

硬件数据流控制:用得少,不解释

唤醒单元:可以用来实现多设备通信的功能

波特率发生器部分:实际上就是分频器,USART1挂载在APB2,所以就是PCLK2的时钟,一般是72M,其他的USART都挂载在APB1,所以是PCLK1的时钟,一般是36M,之后这个时钟进行一个分频,除一个USARTDIV的分频系数,之后分频完之后再除个16,的带发送器时钟和接收器时钟,通向控制部分。如果TE为1,则发送部分的波特率有效,RE为1,则接收部分的波特率有效。

USART基本结构

数据帧

字长设置

停止位 

起始位侦测(排除噪声)(P26-25:36)

数据采样

波特率发生器

发送器和接收器的波特率由波特率寄存器 BRR 里的 DIV 确定
计算公式:波特率 = f PCLK2/1 / (16 * DIV)

 

 DIV分为整数部分和小数部分,可以实现更细腻的分频

代码实操

串口发送

根据引脚定义,我们计划使用USART1的TX和RX引脚,所以要接到PA9和PA10上,注意接收脚和发送脚要交替相接;

介绍相关函数

老朋友

void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
void USART_StructInit(USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);
void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);

 配置同步时钟输出(时钟是否需要输出,时钟的极性相位等)

void USART_ClockInit(USART_TypeDef* USARTx, USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);
void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);

 开启USART到DMA的触发通道

void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState);

 发送数据和接收数据(即写DR寄存器和读DR寄存器)

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

 四个标志位函数(完成和中断)

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

按照下图流程编写初始化函数

1、开启时钟,把需要用到的USART和GPIO的时钟打开

	//开启时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

2、GPIO初始化,把TX配置成复用输出,RT配置成输入

	//GPIO
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	//TX是USART外设控制的输出脚,使用复用推挽输出
	//RX是USART外设数据输入表,使用输入模式
	//因为串口波形空闲状态时高电平,所以一般使用浮空输入或者上拉输入
	//此代码只需要发送
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

3、配置USART

	//USART
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	//波特率(直接写我们需要的波特率即可,函数可以帮我们算好相对应的分频系数
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
	//硬件流控制(只使用RTX或者CTX、或者不用、或者都用)
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	//USART模式(TX或者RX,当两者都想用时就可以使用|符号,类似GPIO选择两个引脚)
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
	//校验(Odd奇校验,Even偶校验,No无)
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
	//停止位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	//字长
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

4、开启开关(如果需要接收信息,还需要配置中,这样就需要再加上ITConfig和NVIC的代码)

	
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);	

5、创建一个发送数据的函数

void Serial_SendByte(uint8_t Byte)
{
	USART_SendData(USART1, Byte);
	//判断TDR的数据是否转移到移位寄存器
	//第二个参数:传输数据寄存器TDR空标志
	//在数据手册25.6.1中对TXE描述为再次对DR进行写操作时,即再次调用SendData函数时
	//标志位会自动置0,所以我们不用手动清零了
	while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
	
}

再在主函数中调用试一下

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Serial.h"


int main(void)
{
	OLED_Init();
	
	Serial_Init();
	
	Serial_SendByte(0x41);
	while(1)
	{
		
	}
}

得到

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1054902.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

扩容领跑者 Arbitrum 抢占 Layer3 竞争高地

近段时间以来,Arbitrum 凭借创新技术和优越生态系统逐渐成为顶尖的以太坊扩容解决方案。当新一轮 Layer3 竞争在 Rollup 领域展开时,Arbitrum 和 Optimism 始终是备受瞩目的两大角色。Optimism 以独特的 OP Stack 进行水平扩展,而 Arbitrum 则…

K-Means(下):数据分析 | 数据挖掘 | 十大算法之一

⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️欢迎来到我的博客⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️ 🐴作者:秋无之地 🐴简介:CSDN爬虫、后端、大数据领域创作者。目前从事python爬虫、后端和大数据等相关工作,主要擅长领域有:爬虫、后端、大数据…

shell脚本使用(宿主机windows-服务器-centos)--用于使用shell脚本方式控制docker容器

需求: 我想要使得windows上编写shell脚本,并且在这个shell脚本在linux中也可用 shell脚本在windows上无法直接运行,但是有WSL这个linux子系统的工具 可以使得shell脚本在主机上执行 视频讲解连接 https://www.bilibili.com/video/BV1Tw411Y7FP/方式1 …

Object.defineProperty()方法详解,了解vue2的数据代理

假期第一篇,对于基础的知识点,我感觉自己还是很薄弱的。 趁着假期,再去复习一遍 Object.defineProperty(),对于这个方法,更多的还是停留在面试的时候,面试官问你vue2和vue3区别的时候,不免要提一提这个方法…

【VIM】VIm-plug插件

如何查找需要的插件 https://github.com/mhinz/vim-startify https://github.com/vim-airline/vim-airline https://github.com/Yggdroot/indentLine github.com/w0ng/vim-hybrid github.com/altercationi/vim-colors-solarized guithub.com/morhetz/gruvbox github.com/sc…

cesium 雷达扫描 (波纹线性雷达扫描效果)

cesium 雷达扫描 (波纹线性雷达扫描效果) 1、实现方法 使用ellipse方法加载圆型,修改ellipse中material方法来实现效果 2、示例代码 2.1 <!DOCTYPE html> <html lang="en"><head>&l

NSSCTF做题(3)

[鹤城杯 2021]EasyP 代码审计 <?php include utils.php; if (isset($_POST[guess])) { $guess (string) $_POST[guess]; if ($guess $secret) {//两个变量相等 $message Congratulations! The flag is: . $flag; } else { $message Wron…

java多线程相关介绍

1. 线程的创建和启动 在 Java 中创建线程有两种方式。一种是继承 Thread 类并重写其中的 run() 方法&#xff0c;另一种是实现 Runnable 接口并重写其中的 run() 方法。创建完线程对象后&#xff0c;调用 start() 方法可以启动线程。 2. 线程的状态 Java 的线程在不同阶段会处于…

计算机竞赛 深度学习火车票识别系统

文章目录 0 前言1 课题意义课题难点&#xff1a; 2 实现方法2.1 图像预处理2.2 字符分割2.3 字符识别部分实现代码 3 实现效果4 最后 0 前言 &#x1f525; 优质竞赛项目系列&#xff0c;今天要分享的是 &#x1f6a9; 图像识别 火车票识别系统 该项目较为新颖&#xff0c;适…

牛客网_HJ2_计算某字符出现次数

HJ2_计算某字符出现次数 原题思路代码运行截图收获 原题 HJ2_计算某字符出现次数 思路 把输入的字符串和字符都变成大写或小写&#xff0c;然后逐一计数 代码 #include <cctype> #include <iostream> #include <string> #include <algorithm> usi…

Python3数据科学包系列(二):数据分析实战

Python3中类的高级语法及实战 Python3(基础|高级)语法实战(|多线程|多进程|线程池|进程池技术)|多线程安全问题解决方案 Python3数据科学包系列(一):数据分析实战 Python3数据科学包系列(二):数据分析实战 一&#xff1a;通过read_table函数读取数据创建(DataFrame)数据框 #…

数据结构:复杂度分析

目录 1 算法效率评估 1.1 实际测试 1.2 理论估算 2 迭代与递归 2.1 迭代 1. for 循环 2. while 循环 3. 嵌套循环 2.2 递归 1. 调用栈 2. 尾递归 3. 递归树 2.3 两者对比 3 时间复杂度 3.1 统计时间增长趋势 3.2 函数渐近上界…

Unity HDRP Custom Pass 实现场景雪地效果

先使用Shader Graph连一个使用模型法线添加雪地的shader&#xff0c;并赋给一个material。 1.1 先拿到模型世界坐标下的顶点法线&#xff0c;简单处理一下&#xff0c;赋给透明度即可。 给场景添加Custom Pass&#xff0c;剔除不需要的层级。 1.在Hierarchy界面中&#xff…

Ps:选择高光阴影中间调的方法

素描中的三大面&#xff1a;明面、灰面及暗面&#xff0c;基本上可对应数字图像中的高光、中间调和阴影。选出数字图像的这三大区域&#xff0c;可快速进行分级调色。 说明&#xff1a; 在练习过程中&#xff0c;为了更清楚地识别选择的范围&#xff0c;可以建立一个从黑到白的…

Promise击鼓传花的游戏

Promise击鼓传花的游戏 Promise系列导航前言一、学习Promise的原因二、揭开击鼓传花游戏的面纱补充小知识 Promise系列导航 1.Promise本质击鼓传花的游戏 2.Promise四式击鼓 3.Promise击鼓传花 4.Promise花落谁家知多少 前言 &#x1f468;‍&#x1f4bb;&#x1f468;‍&…

竞赛 大数据房价预测分析与可视

0 前言 &#x1f525; 优质竞赛项目系列&#xff0c;今天要分享的是 &#x1f6a9; 大数据房价预测分析与可视 &#x1f947;学长这里给一个题目综合评分(每项满分5分) 难度系数&#xff1a;3分工作量&#xff1a;3分创新点&#xff1a;4分 该项目较为新颖&#xff0c;适合…

Spring5 自定义标签开发

spring5 自定义脚本开发步骤 1 定义bean&#xff0c; public class User {private String id;private String userName;private String email;private String password;public String getId() {return id;}public void setId(String id) {this.id id;}public String getUser…

计组+系统02:30min导图复习 存储系统

&#x1f433;前言 图源&#xff1a;文心一言 考研笔记整理&#xff0c;纯复习向&#xff0c;思维导图基本就是全部内容了&#xff0c;不会涉及较深的知识点~~&#x1f95d;&#x1f95d; 第1版&#xff1a;查资料、画思维导图~&#x1f9e9;&#x1f9e9; 编辑&#xff1a;…

C 语言关键字_at_的使用

查看一些老旧代码的时候看到有这么一段。 这个函数是轮询执行的&#xff0c;但是sourceinsight却没有找到vs_ucLedSegDutyRam的定义&#xff0c;全局搜索才找得到&#xff0c;结果发现原来它的定义很奇特。 里面用了_at_这个东西 _at_是让定义的vs_ucLedSegDutyRam首地址定义在…

常说的I2C协议是干啥的(电子硬件)

I2C&#xff08;Inter-Integrated circuit&#xff09;协议是电子传输信号中常用的一种协议。 它是一种两线式串行双向总线&#xff0c;用于连接微控制器和外部设备&#xff0c;也因为它所需的引脚数只需要两条&#xff08;CLK和DATA&#xff09;&#xff0c;硬件实现简单&…