[導(dǎo)讀]按照數(shù)據(jù)傳送方向分類單工：數(shù)據(jù)傳輸只支持?jǐn)?shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸半雙工：允許數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向上傳輸。但是，在某一時(shí)刻，只允許數(shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸，它實(shí)際上是一種切換方向的單工通信；它不需要獨(dú)立的接收端和發(fā)送端，兩者可以合并一起使用一個(gè)端口全雙工：允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸。因此，全雙...
按照數(shù)據(jù)傳送方向分類
在同步通訊中，數(shù)據(jù)信號(hào)所傳輸?shù)膬?nèi)容絕大部分是有效數(shù)據(jù)，而異步通訊中會(huì)則會(huì)包含數(shù)據(jù)幀的各種標(biāo)識(shí)符，所以同步通訊效率高，但是同步通訊雙方的時(shí)鐘允許誤差小，稍稍時(shí)鐘出錯(cuò)就可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)亂，異步通訊雙方的時(shí)鐘允許誤差較大。STM32串口通信基礎(chǔ)
STM32的串口通信接口有兩種，分別是：UART（通用異步收發(fā)器）、USART（通用同步異步收發(fā)器）。而對(duì)于大容量STM32F10x系列芯片，分別有3個(gè)USART和2個(gè)UART。UART引腳連接方法
若是芯片與PC機(jī)（或上位機(jī)）相連，除了共地之外，就不能這樣直接交叉連接了。盡管PC機(jī)和芯片都有TXD和RXD引腳，但是通常PC機(jī)（或上位機(jī)）通常使用的都是RS232接口（通常為DB9封裝），因此不能直接交叉連接。RS232接口是9針（或引腳），通常是TxD和RxD經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換得到的。故，要想使得芯片與PC機(jī)的RS232接口直接通信，需要也將芯片的輸入輸出端口也電平轉(zhuǎn)換成RS232類型，再交叉連接。
經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換后，芯片串口和RS232的電平標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的：
STM32的UART特點(diǎn)
串口通訊的數(shù)據(jù)包由發(fā)送設(shè)備通過(guò)自身的TXD接口傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備的RXD接口，通訊雙方的數(shù)據(jù)包格式要規(guī)約一致才能正常收發(fā)數(shù)據(jù)。STM32中串口異步通信需要定義的參數(shù)：起始位、數(shù)據(jù)位（8位或者9位）、奇偶校驗(yàn)位（第9位）、停止位（1,15,2位）、波特率設(shè)置。 UART串口通信的數(shù)據(jù)包以幀為單位，常用的幀結(jié)構(gòu)為：1位起始位 8位數(shù)據(jù)位 1位奇偶校驗(yàn)位（可選） 1位停止位。如下圖所示：
奇偶校驗(yàn)位分為奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)兩種，是一種簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)誤碼校驗(yàn)方法。奇校驗(yàn)是指每幀數(shù)據(jù)中，包括數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位的全部9個(gè)位中1的個(gè)數(shù)必須為奇數(shù)；偶校驗(yàn)是指每幀數(shù)據(jù)中，包括數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位的全部9個(gè)位中1的個(gè)數(shù)必須為偶數(shù)。
校驗(yàn)方法除了奇校驗(yàn)(odd)、偶校驗(yàn)(even)之外，還可以有：0 校驗(yàn)(space)、1 校驗(yàn)(mark)以及無(wú)校驗(yàn)(noparity)。0/1校驗(yàn)：不管有效數(shù)據(jù)中的內(nèi)容是什么，校驗(yàn)位總為0或者1。UART框圖 這個(gè)框圖分成上、中、下三個(gè)部分，具體的可以看《STM32中文參考手冊(cè)》中的描述。
框圖的上部分，數(shù)據(jù)從RX進(jìn)入到接收移位寄存器，后進(jìn)入到接收數(shù)據(jù)寄存器，最終供CPU或者DMA來(lái)進(jìn)行讀取；數(shù)據(jù)從CPU或者DMA傳遞過(guò)來(lái)，進(jìn)入發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器，后進(jìn)入發(fā)送移位寄存器，最終通過(guò)TX發(fā)送出去。
然而，UART的發(fā)送和接收都需要波特率來(lái)進(jìn)行控制的，波特率是怎樣控制的呢？
這就到了框圖的下部分，在接收移位寄存器、發(fā)送移位寄存器都還有一個(gè)進(jìn)入的箭頭，分別連接到接收器控制、發(fā)送器控制。而這兩者連接的又是接收器時(shí)鐘、發(fā)送器時(shí)鐘。也就是說(shuō)，異步通信盡管沒(méi)有時(shí)鐘同步信號(hào)，但是在串口內(nèi)部，是提供了時(shí)鐘信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制的。而接收器時(shí)鐘和發(fā)送器時(shí)鐘又是由什么控制的呢？
可以看到，接收器時(shí)鐘和發(fā)送器時(shí)鐘又被連接到同一個(gè)控制單元，也就是說(shuō)它們共用一個(gè)波特率發(fā)生器。同時(shí)也可以看到接收器時(shí)鐘（發(fā)生器時(shí)鐘）的計(jì)算方法、USRRTDIV的計(jì)算方法。
這里需要知道一個(gè)知識(shí)點(diǎn)：
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單工：數(shù)據(jù)傳輸只支持?jǐn)?shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸
- 半雙工：允許數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向上傳輸。但是，在某一時(shí)刻，只允許數(shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸，它實(shí)際上是一種切換方向的單工通信；它不需要獨(dú)立的接收端和發(fā)送端，兩者可以合并一起使用一個(gè)端口
- 全雙工：允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸。因此，全雙工通信是兩個(gè)單工通信方式的結(jié)合，需要獨(dú)立的接收端和發(fā)送端
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同步通信：帶時(shí)鐘同步信號(hào)傳輸。比如：SPI，IIC通信接口
- 異步通信：不帶時(shí)鐘同步信號(hào)。比如：UART(通用異步收發(fā)器)，單總線
在同步通訊中，數(shù)據(jù)信號(hào)所傳輸?shù)膬?nèi)容絕大部分是有效數(shù)據(jù)，而異步通訊中會(huì)則會(huì)包含數(shù)據(jù)幀的各種標(biāo)識(shí)符，所以同步通訊效率高，但是同步通訊雙方的時(shí)鐘允許誤差小，稍稍時(shí)鐘出錯(cuò)就可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)亂，異步通訊雙方的時(shí)鐘允許誤差較大。STM32串口通信基礎(chǔ)
STM32的串口通信接口有兩種，分別是：UART（通用異步收發(fā)器）、USART（通用同步異步收發(fā)器）。而對(duì)于大容量STM32F10x系列芯片，分別有3個(gè)USART和2個(gè)UART。UART引腳連接方法
- RXD：數(shù)據(jù)輸入引腳，數(shù)據(jù)接收
- TXD：數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，數(shù)據(jù)發(fā)送
若是芯片與PC機(jī)（或上位機(jī)）相連，除了共地之外，就不能這樣直接交叉連接了。盡管PC機(jī)和芯片都有TXD和RXD引腳，但是通常PC機(jī)（或上位機(jī)）通常使用的都是RS232接口（通常為DB9封裝），因此不能直接交叉連接。RS232接口是9針（或引腳），通常是TxD和RxD經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換得到的。故，要想使得芯片與PC機(jī)的RS232接口直接通信，需要也將芯片的輸入輸出端口也電平轉(zhuǎn)換成RS232類型，再交叉連接。
經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換后，芯片串口和RS232的電平標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的：
- 單片機(jī)是TTL電平： 5V表示1，0V表示0
- RS232是負(fù)邏輯電平，-3~-15V為1， 3~ 15V為0
STM32的UART特點(diǎn)
- 全雙工異步通信；
- 分?jǐn)?shù)波特率發(fā)生器系統(tǒng)，提供精確的波特率。發(fā)送和接受共用的可編程波特率，最高可達(dá)4.5Mbits/s；
- 可編程的數(shù)據(jù)字長(zhǎng)度（8位或者9位）；
- 可配置的停止位（支持1或者2位停止位）；
- 可配置的使用DMA多緩沖器通信；
- 單獨(dú)的發(fā)送器和接收器使能位；
- 檢測(cè)標(biāo)志：① 接受緩沖器 ②發(fā)送緩沖器空 ③傳輸結(jié)束標(biāo)志；
- 多個(gè)帶標(biāo)志的中斷源，觸發(fā)中斷；
- 其他：校驗(yàn)控制，四個(gè)錯(cuò)誤檢測(cè)標(biāo)志。
串口通訊的數(shù)據(jù)包由發(fā)送設(shè)備通過(guò)自身的TXD接口傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備的RXD接口，通訊雙方的數(shù)據(jù)包格式要規(guī)約一致才能正常收發(fā)數(shù)據(jù)。STM32中串口異步通信需要定義的參數(shù)：起始位、數(shù)據(jù)位（8位或者9位）、奇偶校驗(yàn)位（第9位）、停止位（1,15,2位）、波特率設(shè)置。 UART串口通信的數(shù)據(jù)包以幀為單位，常用的幀結(jié)構(gòu)為：1位起始位 8位數(shù)據(jù)位 1位奇偶校驗(yàn)位（可選） 1位停止位。如下圖所示：
奇偶校驗(yàn)位分為奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)兩種，是一種簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)誤碼校驗(yàn)方法。奇校驗(yàn)是指每幀數(shù)據(jù)中，包括數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位的全部9個(gè)位中1的個(gè)數(shù)必須為奇數(shù)；偶校驗(yàn)是指每幀數(shù)據(jù)中，包括數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位的全部9個(gè)位中1的個(gè)數(shù)必須為偶數(shù)。
校驗(yàn)方法除了奇校驗(yàn)(odd)、偶校驗(yàn)(even)之外，還可以有：0 校驗(yàn)(space)、1 校驗(yàn)(mark)以及無(wú)校驗(yàn)(noparity)。0/1校驗(yàn)：不管有效數(shù)據(jù)中的內(nèi)容是什么，校驗(yàn)位總為0或者1。UART框圖 這個(gè)框圖分成上、中、下三個(gè)部分，具體的可以看《STM32中文參考手冊(cè)》中的描述。
框圖的上部分，數(shù)據(jù)從RX進(jìn)入到接收移位寄存器，后進(jìn)入到接收數(shù)據(jù)寄存器，最終供CPU或者DMA來(lái)進(jìn)行讀取；數(shù)據(jù)從CPU或者DMA傳遞過(guò)來(lái)，進(jìn)入發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器，后進(jìn)入發(fā)送移位寄存器，最終通過(guò)TX發(fā)送出去。
然而，UART的發(fā)送和接收都需要波特率來(lái)進(jìn)行控制的，波特率是怎樣控制的呢？
這就到了框圖的下部分，在接收移位寄存器、發(fā)送移位寄存器都還有一個(gè)進(jìn)入的箭頭，分別連接到接收器控制、發(fā)送器控制。而這兩者連接的又是接收器時(shí)鐘、發(fā)送器時(shí)鐘。也就是說(shuō)，異步通信盡管沒(méi)有時(shí)鐘同步信號(hào)，但是在串口內(nèi)部，是提供了時(shí)鐘信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制的。而接收器時(shí)鐘和發(fā)送器時(shí)鐘又是由什么控制的呢？
可以看到，接收器時(shí)鐘和發(fā)送器時(shí)鐘又被連接到同一個(gè)控制單元，也就是說(shuō)它們共用一個(gè)波特率發(fā)生器。同時(shí)也可以看到接收器時(shí)鐘（發(fā)生器時(shí)鐘）的計(jì)算方法、USRRTDIV的計(jì)算方法。
這里需要知道一個(gè)知識(shí)點(diǎn)：
- UART1時(shí)鐘：PCLK2（高速）
- UART2、UART3、UART4時(shí)鐘：PCLK1（低速）
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