基于STM32的嵌入式单片机简明教程 课件 第5章 同异步串行收发器USART

USART简介串口发送实验串口接收实验第五章同异步串行收发器(USART）计算机如何Say“Hi”?收到下列信息代表什么含义?计算机如何Say“Hi”?如果事先约定好,把3.3V看成逻辑1，0V看成逻辑0，每1秒传输一位，信息以一个字节（8位）为单位传输:电压变化为二进制的“01001000”，对应十六进制0x48，对应十进制72。ASCII码，大写字母“H”的ASCII码是72。当再接收到代表“i”的二进制“01011001”时，就接收到信息“Hi”了。通过上述简化例子，可知：在通信之前通行双方应该约定一定的规则（通信协议）

以字节为单位传输，每秒传输一个逻辑位……每秒传输多少个逻辑位也称之为波特率，表示串行数据的传输速率。1.USART简介同/异步串行收/发器（USART），简称串口：实现通信功能的外设，具有同步和异步模式。异步传输：主机只管发送数据，从机不一定在主机发送数据的同时接收数据，收发不一定同步。主要使用方式。

邮递员向邮箱投递了一封信，或许你三天后才打开拿出来。同步传输就是指收发数据是同步进行的。USART使用注意事项使用简单：用户只需要将信息以字节为单位输入USART即可完成发送，接收时对于用户来说也是收到完整的一个个字节。不需要分析电平变化。只需要关注接收（RX）、发送（TX）和地（GND）：发送对接收，接收对发送，即可实现相互通信。2.串口发送实验2.串口发送实验实验原理两种232连接座以及引脚编号：公头（左）和母座（右）实际工程中常会根据一些通信标准将STM32串口的电压进行转换后再通信，从而达到延长通信距离、增强抗干扰性等目的。这里我们要介绍一种常见的串口通信标准——RS232，除此之外，工业中常用的串口通信标准还有RS485、RS422等。实验原理两种232连接座以及引脚编号：公头（左）和母座（右）引脚编号引脚定义说明1DCD载波检测2RXD接收数据3TXD发送数据4DTR数据终端准备好5GND信号地6DSR数据准备好7RTS请求发送8CTS清除发送9RI振铃提示实验原理RS232能够延长通信距离、增强抗干扰性，因为，RS232增强了传输信号的电压。单片机输出的通信电平称之为“TTL电平”，转换之后称之为“232电平”。TTL电平：3.3V表示高电平（逻辑1），0V表示低电平（逻辑0）。232电平则规定逻辑1为-3V～-15V，逻辑0为+3～＋15V，-3V～+3V之间的电压则为非法状态。实验原理电平状态电压0+3~+15V1-15~-3V非法状态-3~+3V232电平232发送信号过程——（1）单片机的串口（USART）会将要发送的一个字节（共8位，D0-D7表示）处理成串行一位一位的TTL电平信号（2）该信号通过收发器（MAX232等芯片）再转换为232电平信号，最终传输至接收设备。STM32单片机接收信号的流程则刚好反过来。实验原理0x4801001000单片机的USART相关引脚实验原理芯片数据手册中PA9和PA10引脚说明实验原理串口电平转换电路实验原理软件原理定义了一个USART_InitTypeDef类型结构体，用于后续的串口配置开启了GPIOA、复用时钟AFIO和串口USART1的时钟，参数中“|”表示按位运算的或逻辑运算，意思是这几个时钟同时被激活使能PA9和PA10作为串口1的收发引脚，因此激活GPIOA的时钟这两个引脚这里不是作为GPIO（通用输入输出），而是作为串口的相关引脚，因此还使能了复用时钟AFIO软件原理将相应串口的设置恢复为默认值，即串口复位PA9用作发送引脚，配置为复用推挽输出模式；PA10用作接收引脚，配置为浮空输入模式软件原理成员变量1：USART_BaudRate是串口波特率，表示了串行数据的传输速率。通信双方波特率应该一致，否则通信将失败。成员变量2：USART_HardwareFlowControl，硬件流控制是专门用于连续数据流速率的控制，防止收发缓存溢出的一种手段，一般都选择选择无硬件流控制，即USART_HardwareFlowControl_None软件原理成员变量3：USART_Mode串口模式选择，串口可以选择配置为发送模式（USART_Mode_Tx）或接收模式（USART_Mode_Rx），第31行设既可以接收又可以发送。软件原理成员变量4,5,6：USART_Parity、USART_StopBits、USART_WordLength分别为奇偶校验位，停止位，字长。两个串口设备相互通信时奇偶校验、停止位和字长都应该一致，否则通信将失败。第32-34行将这几个变量设置为最常见的无奇偶校验位、一位停止位和8位字长。第35行将填充完员变量的结构体USART_Initstructure的成结构体成员变量设置到相应寄存器，真正发挥作用。软件原理USART_Cmd函数激活使能串口1软件原理串口发送部分软件原理USART_SendData的功能是向串口发送一个字符，其第一个参数指定使用哪个串口发送，第二个参数为发送的内容。串口发送一个字符需要时间，当串口正在发送数据时又发送新的数据，此时将打断当前发送过程导致发送错误。因此，再发送新字符之前，需要使用USART_GetFlagStatus函数进行判断，确认发送完成。软件原理USART_GetFlagStatus第二个参数为USART_FLAG，通过给定不同标志位函数可以查询串口的不同状态。软件原理使LED1在串口发送后闪烁，其中自定义的延时函数delay函数定义在程序的第2-6行：程序考核任务请将串口通讯线从RS232接口1更换到RS232接口2（参考开发板实物图2.2），修改本节例程，实现使用串口2完成发送实验。注意：串口USART1属于总线APB2，串口USART2和USART3属于总线APB1（参见小节3.2.2.2.1中图3.10），因此激活USART2时钟的库函数应该是RCC_APB1PeriphClockCmd，而非RCC_APB2PeriphClockCmd。3.串口接收实验本节使用中断的方式接收数据，在完成所有配置后，一旦STM32串口接收到数据，系统就会自动执行串口中断服务函数。在串口中断服务函数中，单片机对接收到的字符进行判断，并作出点亮/熄灭LED灯、发送数据等相应处理，从而实现实验功能。实验原理串口中断服务函数USART1voidUSART1_IRQHandler(void)USART2voidUSART2_IRQHandler(void)USART3voidUSART3_IRQHandler(void)软件原理第9-33行串口的相关配置大部分内容和串口发送实验的配置相同，特殊之处：使能了串口接收中断（USART_IT_RXNE），当串口接收到数据后，程序自动进入串口中断服务函数。软件原理第6-8行，以及第35-41行是中断相关的配置第8行将NVIC分组设置为分组4（NVIC_PriorityGroup_4），所有中断优先级都设为抢占优先级，抢占优先级的级别可以设为0-15，响应优先级只能设为0。第36行选定要配置的中断为串口1中断，并在第38行将其抢占优先级设为0，39行将响应优先级也设为0，从而串口1中断优先级最高。第41行将NVIC_Initstructure关联至寄存器，使其生效。软件原理配置好串口1之后，当使用电脑串口调试助手发送字符时，单片机串口1将收到该字符就满足串口1的中断触发条件，从而自动执行中断函数USART1_IRQHandler。中断服务程序先确认了串口1接收到了数据，然后把接收到的数据存到字符变量temp。如果接收字符为‘o’或者‘O’，则返回字符串“OK\n”至电脑，并点亮LED2；如果接收字符为‘c’或者‘C’，则返回字符串“OK\n”至电脑，并熄灭LED2。在中断服务程序末尾，程序清除了中断标志位。软件原理第61行，使用库函数USART_GetITStatus对串口1状态进行了判断，如果串口1确实接收到了字符，那么这个函数返回值为SET，也就是不等于RESET。所以，确认了串口1确实接收到了字符，然后才执行后续程序。第63行USART_ReceiveData函数将接收到的数据赋给变量temp。USART_ReceiveData函数函数的参数是串口号，USART1表示函数从串口1接收区获取所接收的数据。后续程序对temp进行判断，也就是对电脑发送给单片机的字符进行判断。软件原理第89行将中断接收标志清零。单片机根据中断标志进入相应中断服务程序的，串口接收到字符后会射中接收中断标志USART_FLAG_RXNE，进而进入串口中断服务函数。串口接收中断