STM32F1学习——USART串口通信

news2025/2/11 15:33:17

一、USART通用同步异步收发机

USART的全称是Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter ，通用同步异步收发机，但由于他主要以异步通信为主，所以他也叫UART。它遵循TTL电平标准，是一种全双工异步通信标准，主要是是点对点模式。（TTL电平标准是+3.3V或+5V表示1，0V表示0）

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，也可以自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接位一个字节数据，存放在数据寄存器里。

自带波特率发生器，最高达4.5Mbit/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）。

UART有一些重要的参数：

① 波特率：串口通信的速率。

② 起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平。

③ 数据为：数据帧的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行。

④ 校验位：用于数据验证，根据数据位计算得来。

⑤ 停止位：用于数据帧间隔，固定位高电平。

二、UART的电路结构

这张图我们其实得从最下面的部分开始看起，最下面时生成波特率的部分，这里的计算公式是波特率 = fPCLK2/1 / (16 * DIV)，这里需要注意USART1是APB2高速时钟总线上的，而USART2、USART3是低速APB1总线上的。他们通过发送和接收控制，控制数据低位先行的传输和读取。

中间部分为状态寄存器和配置的寄存器，主要是配置中断，多机串口通信，硬件流控制，nRTS（为输出，我可以开始接收了）和nCTS为输入（为输入，我可以开始发了），右边的SCLK是用来兼容其他的协议的，是一个同步时钟。

左边和上面是本次的重点，左边是TX 和 RX的输入线，其他的为IrDA 和 SIR等功能的。而发送数据寄存器和发送移位寄存器就是用来发送数据的，数据先写到发送数据寄存器，当移位寄存器为空的时候，发送寄存器的数据转到移位寄存器，同时置起TXE。接收一样，位移寄存器接收到1位后，传给接收数据寄存器，同时置起标志位RXNE。

下面这张图是简化图，用于配置UART的。

三、接收的噪声处理

当出现起始型号的时候，单片机会根据波特率继续接收接下来的一个数据，首先在检测到下降沿的时候会认为是起始信号，接下来的2-7个波特率中采样的要都是0的数量在3个或以上才认为是低，同时如果不全是0会置起标志位NE表示有噪声。同时在8 9 10个波特率时钟时读取电平的高低，这里也是2:1的原则，如果两个0就表示低，但是为置起NE标志位。

这也是为什么：波特率 = fPCLK2/1 / (16 * DIV) 中有16 ，因为要对每一位数据进行16次检查。