UART异步通信方式特点是什么？

工程

将01 跑马灯工程复制一份，并改名为03 串口。
打开文件夹中Hrd文件，并新建USART文件夹。
在Keil中新建两个文件并保存在USART文件下，命名usart.c和usart.h。
并将usart.c添加到工程中，usart.h添加到环境变量中。(详细添加请看stm32新建工程模板)















串口简介

通信接口背景

通信方式

（1）并行通信
传输原理：数据各个位同时传输。
优点：速度快
缺点：占用引脚资源多
（2）串行通信（常用）
传输原理：数据按位顺序传输。
优点：占用引脚资源少
缺点：速度相对较慢
串行通信

（1）按照数据传送方向，分为三类：
a、单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输
b、半双工：允许数据在两个方向上传输，但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信；
c、全双工：允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。
（2）串行通信的三种传送方式





（3）串行通信的通信方式
同步通信：带时钟同步信号传输。
SPI，IIC通信接口
异步通信：不带时钟同步信号。
UART(通用异步收发器),单总线
（4）常见的串行通信接口





STM32串口通信

STM32 的串口资源相当丰富的，功能也相当强劲。ALIENTEK MiniSTM32 开发板所使用的 STM32F103RCT6 最多可提供 5 路串口，有分数波特率发生器、支持同步单线通信和半双工单线通讯、支持 LIN、支持调制解调器操作、智能卡协议和 IrDA SIR ENDEC 规范、具有 DMA等。
USART功能概述

任何USART双向通信至少需要两个脚：接收数据输入(RX)和发送数据输出(TX)。
RX：接收数据串行输入。通过采样技术来区别数据和噪音，从而恢复数据。
TX：发送数据输出。当发送器被禁止时，输出引脚恢复到它的I/O端口配置。当发送器被激活，并且不发送数据时，TX引脚处于高电平。在单线和智能卡模式里，此I/O口被同时用于数据的发送和接收。





● 总线在发送或接收前应处于空闲状态
● 一个起始位
● 一个数据字(8或9位)，最低有效位在前
● 0.5，1.5，2个的停止位，由此表明数据帧的结束
● 使用分数波特率发生器 —— 12位整数和4位小数的表示方法。
● 一个状态寄存器(USART_SR)
● 数据寄存器(USART_DR)
● 一个波特率寄存器(USART_BRR)，12位的整数和4位小数
● 一个智能卡模式下的保护时间寄存器(USART_GTPR)
USART中断请求






USART的各种中断事件被连接到同一个中断向量，有以下各种中断事件：
● 发送期间：发送完成、清除发送、发送数据寄存器空。
● 接收期间：空闲总线检测、溢出错误、接收数据寄存器非空、校验错误、LIN断开符号检测、噪音标志(仅在多缓冲器通信)和帧错误(仅在多缓冲器通信)。
如果设置了对应的使能控制位，这些事件就可以产生各自的中断。





STM32串口通信接口

UART:通用异步收发器
USART:通用同步异步收发器
UART异步通信方式引脚

RXD:数据输入引脚。数据接受。
TXD:数据发送引脚。数据发送。






UART异步通信方式特点
（1）全双工异步通信。
（2）分数波特率发生器系统，提供精确的波特率。发送和接受共用的可编程波特率，最高可达4.5Mbits/s
（3）可编程的数据字长度（8位或者9位）；
（4）可配置的停止位（支持1或者2位停止位）；
（5）可配置的使用DMA多缓冲器通信。
（6）单独的发送器和接收器使能位。
（7）检测标志：① 接受缓冲器 ②发送缓冲器空 ③传输结束标志
（8）多个带标志的中断源。触发中断。
（9）其他：校验控制，四个错误检测标志。


函数介绍
RCC_APB2PeriphClockCmd()
函数原型：


void RCC_APB2PeriphClockCmd(u32 RCC_APB2Periph,
FunctionalState NewState)


功能描述：使能或者失能 APB2 外设时钟
输入参数 1 ：RCC_APB2Periph: 门控 APB2 外设时钟
输入参数 2 ：NewState：指定外设时钟的新状态
这个参数可以取：ENABLE 或者 DISABLE
时钟使能函数，要使能使用的串口以及IO口（接受数据和发送数据IO口）
详细请看此链接STM32时钟系统


USART_DeInit()
函数原型：


void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx)


功能描述：将外设 USARTx 寄存器重设为缺省值
输入参数：USARTx：x 可以是 1，2 或者 3，来选择 USART 外设


当外设出现异常的时候可以通过复位设置，实现该外设的复位，然后重新配置这个外设达到让其重新工作的目的。一般在系统刚开始配置外设的时候，都会先执行复位该外设的操作。


USART_Init()
函数原型：


void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct)
1
功能描述：根据 USART_InitStruct 中指定的参数初始化外设 USARTx 寄存器
输入参数 1： USARTx：x 可以是 1，2 或者 3，来选择 USART 外设
输入参数 2 ：USART_InitStruct：指向结构 USART_InitTypeDef 的指针，包含了外设 USART 的配置信息。
参数2的内容：










（1）USART_BaudRate：该成员设置了 USART 传输的波特率
（2）USART_WordLength：提示了在一个帧中传输或者接收到的数据位数（8位数据位或9位数据位）
（3）USART_StopBits： 定义了发送的停止位数目





（4）USART_Parity：定义了奇偶模式




注意：奇偶校验一旦使能，在发送数据的 MSB 位插入经计算的奇偶位（字长 9 位时的第 9 位，字长 8 位时的第 8 位）
（5）USART_HardwareFlowControl：指定了硬件流控制模式使能还是失能





（6）USART_Mode： 指定了使能或者失能发送和接收模式
（7）USART_CLOCK： 提示了 USART 时钟使能还是失能
使能：时钟高电平活动
失能：时钟第电平活动
（8）USART_CPOL： 指定了下 SLCK 引脚上时钟输出的极性（时钟高电平 or 时钟低电平）
（9）USART_CPHA 指定了下 SLCK 引脚上时钟输出的相位，和 CPOL 位一起配合来产生用户希望的时钟/数据的采样关系





（10）USART_LastBit： 来控制是否在同步模式下，在 SCLK 引脚上输出最后发送的那个数据字 (MSB)对应的时钟脉冲





USART_SendData() and USART_ReceiveData()

STM32 的发送与接收是通过数据寄存器 USART_DR 来实现的，这是一个双寄存器，包含了 TDR 和 RDR。当向该寄存器写数据的时候，串口就会自动发送，当收到收据的时候，也是存在该寄存器内。
函数原型：
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, u8 Data)  功能描述： 通过外设 USARTx 发送单个数据
输入参数 1： USARTx：x 可以是 1，2 或者 3，来选择 USART 外设
输入参数 2： Data: 待发送的数据
函数原型：
u8 USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx) 功能描述：返回 USARTx 最近接收到的数据
输入参数： USARTx：x 可以是 1，2 或者 3，来选择 USART 外设
USART_Cmd()

函数原型：
void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState) 功能描述： 使能或者失能 USART 外设
输入参数 1： USARTx：x 可以是 1，2 或者 3，来选择 USART 外设
输入参数 2 ：NewState: 外设 USARTx 的新状态，这个参数可以取：ENABLE 或者 DISABLE
USART_ITConfig()

函数原型：
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, u16 USART_IT, FunctionalStateNewState) 功能描述： 使能或者失能指定的 USART 中断
输入参数 1： USARTx：x 可以是 1，2 或者 3，来选择 USART 外设
输入参数 2 ：USART_IT：待使能或者失能的 USART 中断源
输入参数 3 ：NewState：USARTx 中断的新状态这个参数可以取：ENABLE 或者 DISABLE
USART_GetITStatus()

函数原型：
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, u16 USART_IT) 功能描述： 检查指定的 USART 中断发生与否
输入参数 1：USARTx：x 可以是 1，2 或者 3，来选择 USART 外设
输入参数 2：USART_IT：待检查的 USART 中断源
USART_GetFlagStatus()

函数原型：
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, u16 USART_FLAG)  功能描述： 检查指定的 USART 标志位设置与否
输入参数 1： USARTx：x 可以是 1，2 或者 3，来选择 USART 外设
输入参数 2 ：USART_FLAG：待检查的 USART 标志位# 完整代码





RXNE（读数据寄存器非空），当该位被置 1 的时候，就是提示已经有数据被接收到了，并且可以读出来了。这时候我们要做的就是尽快去读取 USART_DR，通过读 USART_DR 可以将该位清零，也可以向该位写 0，直接清除。
TC（发送完成），当该位被置位的时候，表示 USART_DR 内的数据已经被发送完成了。如果设置了这个位的中断，则会产生中断。该位有两种清零方式：1、读 USART_SR，写USART_DR。2、直接向该位写 0。
USARTx_IRQHandler()

此函数为串口中断服务函数，当发生中断时，就会执行此函数的内容。要使用那个串口，x就为相应的数字。
如：使用串口1，则函数为USART1_IRQHandler()
此函数一般在startup_stm32f10x_hd.s（启动文件）里查找

完整代码
usart.h
#ifndef __USART_H
#define __USART_H


void USART1_Init(void);//串口1


#endif


usart.c
#include"usart.h"
#include"stm32f10x.h"


void USART1_Init(void)
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStrue;
        USART_InitTypeDef USART_InitStrue;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStrue;
       
        //使能USART1,GPIOA时钟 ①
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);


        //GPIOA.9  USART1_TX ③
        GPIO_InitStrue.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //推挽复用输出
        GPIO_InitStrue.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
        GPIO_InitStrue.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
        GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStrue);
       
        //GPIOA.10 USART1_RX  ③
        GPIO_InitStrue.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
        GPIO_InitStrue.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
        GPIO_InitStrue.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
        GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStrue);
       
        //串口（USART）初始化 串口1 ④
        USART_InitStrue.USART_BaudRate = 115200; //波特率
        USART_InitStrue.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件数据流控制
        USART_InitStrue.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发方式
        USART_InitStrue.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶校验位
        USART_InitStrue.USART_StopBits = USART_StopBits_1;  //一位停止位
        USART_InitStrue.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长为8位数据格式
        USART_Init(USART1,&USART_InitStrue); //初始化串口1
       
        USART_Cmd(USART1,ENABLE); //使能串口1 ⑥
       
        USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE); //打开串口接受中断
       
        //USART1 NVIC配置
        NVIC_InitStrue.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
        NVIC_InitStrue.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  //IRQ通道使能
        NVIC_InitStrue.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //抢占优先级1
        NVIC_InitStrue.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;  //子优先级1
        NVIC_Init(&NVIC_InitStrue); //中断优先级分组 ⑤
}
//中断程序内容
void USART1_IRQHandler(void) //⑧
{
        u8 res;
        if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE))
        {
                res = USART_ReceiveData(USART1); //读取串口中的数据  ⑨
                USART_SendData(USART1,res);//发送数据
        }
}


stm32中断优先级NVIC


main.c
#include"stm32f10x.h"
#include"Led.h"
#include"delay.h"
#include"sys.h"
#include"usart.h"


int main()
{
        LED_Init();
        delay_init();
        //中断入口 中断优先级分组
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
       
        USART1_Init();
        LED_OneCycle();
        while(1);
}


实验现象
LED0不断闪烁表示程序运行成功。
在串口调试助手上就能看到实验效果，数据发送和数据接收








实验步骤

注：不同的stm32所使用的IO口会有所不同，以下步骤对ALIENTEK miniSTM32F103 的 STM32F103RTC6有效，至于其他型号的stm32请参照相关的资料进行配置。但是对于大致的步骤都基本相同
stm32串口【USART1】使用的IO口为PA9（USARTx_TX:发送）、PA10（USARTx_RX:接受）.
串口配置的一般步骤：
①串口时钟使能，GPIO时钟使能:RCC_APB2PeriphClockCmd();
②串口复位:USART_DeInit(); 这一步不是必须的
③GPIO端口模式设置:GPIO_Init(); 模式设置为GPIO_Mode_AF_PP
④串口参数初始化：USART_Init(); 波特率、数据字长、奇偶校验、硬件流控、收发使能
⑤开启中断并且初始化NVIC（如果需要开启中断才需要这个步骤）
NVIC_Init(); 中断初始化
USART_ITConfig(); 开启中断
⑥使能串口:USART_Cmd();
⑦使能相关中断：USART_ITConfig();
⑧编写中断处理函数：USARTx_IRQHandler();
⑨串口数据收发：
void USART_SendData();//发送数据到串口，DR
uint16_t USART_ReceiveData();//接受数据，从DR读取接受到的数据
⑩串口传输状态获取：
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);获取状态标志位
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT); 清除状态标志位
USART_GetITStatus();获取中断状态标志位
USART_ClearITPendingBit();清除中断状态标志位