USART（1）

news2025/1/9 1:14:39

什么是USART

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单片机上有的许多的外设单片机通过这些外设实现特殊的功能如果单片机想要和蓝牙模块实现数据的传输那么就也需要单片机有串口模块来和蓝牙模块的串口进行连接相互传输数据在单片机上的串口就叫USART USART就是单片机上的外设来实现串口之间的通信功能
USART名字的含义在这里插入图片描述
一般用的异步模式比较多最右边的UART就是不支持同步的模式仅支持异步模式 RTS和CTS是流控信号的发送和接受（串口的笔记有讲） RT表示可发送和接受数据

如何使用USART

USART是串口用来发送数据和接受数据通常知道CPU是程序运行的地方实际的功能是通过片上外设来实现的如何在CPU和USART建立联系呢？就是通过寄存器组
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当我们想要发送数据时就先把想要发送的数据写入发送数据寄存器中然后发送数据寄存器会把发送的数据通过TX引脚发送出去
接收数据也是如此先把要接受的数据通过RX引脚解析然后放入接收寄存器中通过程序读取到CPU中
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USART的工作原理

什么是串并转换
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如果要发送一个8个bit的数据串行就一个一个bit的发送通过一根线而并行就是同一时间一次性发送8个bit位串行转并行和并行转串行如图所示

在数据的传送中先把数据一次性8个bit位写入发送数据寄存器然后转串行通过TX引脚发送出去
数据也是串行进来需要转换为并行一次性读取8个位需要串行转并行
移位寄存器
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移位寄存器每动作一次比特位就向右移动一位
串转并电路

并行写入数据 01011010（0x5a）然后串行通过TX口输出还是串口的输出规则LSB位输出先传数据最低有效位转换为01011010输出

串行数据传入然后并行读取
USART的基本模型
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红圈和篮圈分别代表的是并转串电路和串转并电路
如CPU上方就是要发送的数据写入发送数据寄存器通过并转串电路通过TX引脚发送出数据
CPU下方的变量A是用来读取接收数据寄存器中的数据的

USART

USART的基本框图
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绿框代表着串行转并行或者并行转串行的电路图右侧灰色的发送和接收控制电路对外部输出波形辨析外部传进来的波形
其实这整张图描绘的是USART的寄存器组
CR配置寄存器（黄色的寄存器）用来配置参数的在串口传输数据都是以数据帧的形式传输那么设置几位数据位是否使能校验位使用奇校验还是偶校验停止位的长度等等都是在配置寄存器中来配置的
SR寄存器就是粉色的寄存器就是读取USART的状态的在发出数据的过程中把数据写入发送数据寄存器通过并行转串行电路把数据一位一位的发送出去那么我们如何知道数据何时发送出去呢？那么就查询SR寄存器当SR寄存器的某个bit位为1就表示数据发送完成才可以重新写入数据
读取数据也是如此当某个bit位为1才可以去读取数据
BRT寄存器表示传输数据的速度是快还是慢就是每秒钟发送码元的个数
IER寄存器中断使能寄存器对于USART不仅可以普通模式进行编程还可以用中断模式进行编程

USART的参数配置

1.数据帧格式的设置（CR寄存器）
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相应参数的设置如图所示
数据传输方向的选择
通过软件的编程向CR配置寄存器对应的bit位写入对应的值就可以关闭或者打开TX和RX开关来完成数据的传输方向选择

波特率的设置

波特率产生的原理
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移位寄存器每次活动都数据都移位一次输出一个码元那么如果可以控制移位寄存器的活动速率那么就可以控制码元输出的速率而移位寄存器活动的速率就是脉冲信号的速率看时钟当时钟的上升沿到来时移位寄存器就活动一次控制时钟的频率控制（脉冲信号）的频率就可以控制移位寄存器的活动速率从而控制输出的码元速度从而控制波特率
任务就转移到了如何去控制脉冲信号在这里插入图片描述
在单片机使用外设之前都要开启时钟 UASRT也是一个外设也要开启时钟那么就要控制时钟来控制波特率但是时钟的频率都是固定的就要通过分频（控制不同的分频数）来控制波特率
具体电路
那么具体的电路图对应就是这个灰色的框对应着分频系数再通过波特率的寄存器输出我们想要得到的波特率
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要使得72mhz输出波特率9600 就要使得分频器和16相乘得到7500的分频系数就要使得分频器的分频系数为468.75 通过设置波特率寄存器得到

总电路图

USART的总开关

练习