USART收发器自学内容

第14章USART收发器,一、USART的结构,1、主要特点全双工异步通信；NRZ标准格式；分数波特率发生器系统，最高达4.5Mbits/s；可编程数据字长度（8位或9位）；可配置的停止位-支持1或2个停止位；LIN主发送同步断开符的能力以及LIN从检测断开符的能力；,IRDASIR编码器解码器，在正常模式下支持3/16位的持续时间；智能卡模拟功能，智能卡接口支持ISO7816-3标准里定义的异步协议智能卡，智能卡用到的0.5和1.5个停止位；单线半双工通信；使用DMA的可配置的多缓冲器通信；检测标志，接收缓冲器满，发送缓冲器空，传输结束标志；校验控制，发送校验位，对接收数据进行校验；,四个错误检测标志：溢出错误，噪音错误，帧错误，校验错误；10个带标志的中断源；CTS改变，LIN断开符检测，发送数据寄存器空，发送完成，接收数据寄存器满，检测到总线为空闲，溢出错误，帧错误，噪音错误，校验错误；多处理器通信，如果地址不匹配，则进入静默模式从静默模式中唤醒（通过空闲总线检测或地址标志检测）；两种唤醒接收器的方式，地址位(MSB)，空闲总线；,2、管脚定义RX：接收数据串行输入，通过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，当发送器被激活，并且没数据发送时，TX引脚处于高电平；SCLK：发送器时钟输出，用于同步传输的时钟；IrDA_RDI：IrDA模式下的数据输入；IrDA_TDO：IrDA模式下的数据输出；nCTS：清除发送，若是高电平，在当前数据传输结束时阻断下一次的数据发送；nRTS:发送请求，若是低电平，表明USART准备好接收数据；,3、USART的结构图,二、USART特征描述,（一）发送器当发送使能位（TE）被设置时，发送移位寄存器中的数据在TX脚上输出，相应的时钟脉冲在SCLK脚上输出。1、数据字长：发送器发送8位或9位的数据字。2、可配置的停止位1个停止位：停止位位数的默认值；2个停止位：可用于常规USART模式、单线模式以及调制解调器模式；0.5个停止位：在智能卡模式下接收数据时使用；1.5个停止位：在智能卡模式下发送数据时使用。,3、单字节通信过程清零TXE位总是通过对数据寄存器的写操作来完成的，TXE位由硬件来设置，它表明：数据已经从TDR移送到移位寄存器，数据发送已经开始；TDR寄存器被清空，下一个数据可以被写进USART_DR寄存器而不会覆盖先前的数据；如果TXEIE位被设置，此标志将产生一个中断。,（二）接收器1、数据格式应与发送器配置的相同；2、字符接收，当一字符被接收到时：RXNE位被置位，表明移位寄存器的内容被送到RDR；如果RXNEIE位被设置，产生中断；在接收期间当检测到任何错误，错误标志将置位；在多缓冲器通信时，RXNE在每个字节接收后被置位，并由DMA对数据寄存器的读操作而清零；在单缓冲器模式里，由软件读USART_DR寄存器完成对RXNE位清除。,3、错误状态溢出错误；噪音错误（采样值为000或111时为有效数据，其它为噪音干扰，产生噪音错误）；帧错误；,（三）分数波特率的产生1、分数波特率的计算方法接收器和发送器（Rx和Tx）的波特率在USARTDIV的整数和小数寄存器中的值应设置成相同。Tx/Rx波特率fck/(16*USARTDIV)这里的fck是给外设的时钟；USARTDIV是一个无符号的定点数。这12位的值设置在USART_BRR寄存器。,如何从波特率寄存器BRR的值得到USARTDIV的值例：设BRR=1BCh，则：DIV_Mantissa=27dDIV_Fraction=12d于是Mantissa(USARTDIV)=27dFraction(USARTDIV)=12/16=0.75d所以USARTDIV=27.75d如何从波特率除数USARTDIV的值得到BRR的值例：设USARTDIV=25.62d,就有：DIV_Fraction=16*0.62d=9.92d近似等于10d=Ah则：DIV_Mantissa=mantissa(25.620d)=25d=19h于是BRR=19Ah,2、设置波特率时的误差计算,（四）同步模式1、同步模式的设置通过在USART_CR2寄存器上写CLKEN位选择同步模式，在同步模式里，下列位必须保持清零状态：USART_CR2寄存器中的LINEN位；USART_CR3寄存器中的SCEN,HDSEL和IREN位；,2、同步模式的特点USART允许用户以主模式方式控制双向同步串行通信。SCLK脚是USART发送器时钟的输出，在起始位和停止位期间，SCLK脚上没有时钟脉冲。根据USART_CR2寄存器中LBCL位的状态，决定在最后一个有效数据位期间产生或不产生时钟脉冲。USART_CR2寄存器的CPOL位允许用户选择时钟极性，USART_CR2寄存器上的CPHA位允许用户选择外部时钟的相位。,在总线空闲期间，实际数据到来之前以及发送断开符号的时候，外部SCLK时钟不被激活。同步模式时，USART发送器和异步模式里工作一模一样。但是因为SCLK是与TX同步的(根据CPOL和CPHA)，所以TX上的数据是随SCLK同步发出的。同步模式的USART接收器工作方式与异步模式不同。数据在SCLK上采样（根据CPOL和CPHA决定上/下降沿采样），不需要过采样。但必须考虑建立时间和持续时间（取决于波特率，1/16位时间）。,3、采样时钟极性的选择USART数据时钟时序示例(M=0),USART数据时钟时序示例(M=1),数据建立和保持时间,同步传输的例子,（六）利用DMA连续通信USART可以利用DMA连续通信，Rx缓冲器和Tx缓冲器的DMA请求可以分别产生。可以清零USART2_SR寄存器里的TXE/RXNE标志来实现连续通信。1、利用DMA发送使用DMA进行发送，可以通过设置USART_CR3寄存器上的DMAT位激活。只要TXE位被置位，DMA就能从SRAM中装载数据到USART_DR寄存器里。,2、利用DMA接收使用DMA进行接收，可以通过设置USART_CR3寄存器的DMAR位激活。只要接收到一个字节，数据就从USART_DR寄存器放到配置成DMA的SRAM区域。3、多缓冲器通信中的错误标志和中断产生在多缓冲器通信的情况下，通信期间发生任何错误，在当前字节传输后将置位错误标志。如果中断使能位被设置，将产生中断。在单个字节接收的情况下，如果设置了错误标志中断使能，会在当前字节传输后，产生中断。,（七）中断1、中断请求表：,USART的各种中断事件被连接到同一个中断向量,2、USART中断映像图,三、USART固件库函数,USART_Init的使用方法,USART_InitTypeDef结构：该结构定义在stm32f10 x_usart.h文件中。typedefstructu32USART_BaudRate；u16USART_WordLength；u16USART_StopBits；u16USART_Parity；u16USART_HardwareFlowControl；u16USART_Mode；u16USART_Clock；u16USART_CPOL；u16USART_CPHA；u16USART_LastBit；USART_InitTypeDef；,下表描述的USART_InitTypeDef结构可以使用在同步和异步模式中的情况.,USART_WordLength参数设置发送和接收数据帧的长度.,USART_StopBits参数定义发送停止位的数目.,USART_Parity参数定义奇偶校验模式.,USART_HardwareFlowControl参数使能或禁止指定的流控制.,USART_Mode参数使能或禁止指定的发送或接收.,USART_Clock参数使能或禁止指定的USART时钟.,USART_CPOL参数指定时钟在稳定时的状态.,USART_CPHA参数定义采样数据的时钟沿.,USART_LastBit参数定义在同步模式中，是否最后一个数据位的时钟脉冲从SCLK管脚输出.,USART_ITConfig的使用方法,USART_IT参数取值如下：,USART_GetITStatus的使用方法,USART_IT参数指定需要检查的中断标志.,USART_GetFlagStatus的使用方法,USART_FLAG的取值如下：,USART_DMACmd的使用方法,USART_DMAReq参数的取值如下：,USART_SendData函数的使用方法,USART_ReceiveData函数的使用方法,例1：采用USART2，与微机的超级终端进行数据交换。USART2的配置如下：波特率：115200bps字长：8停止位：1校验：无硬件流控制：无接收和发送允许USART时钟关闭USARTCPOL:低电平USARTCPHA:数据捕获在第2个边沿USARTLastBit:最后数据位的时钟不输出到SCLK上,/*定义*/#defineTxBufferSize(countof(TxBuffer)-1)#defineRxBufferSize0 xFF#definecountof(a)(sizeof(a)/sizeof(*(a)/*定义变量*/USART_InitTypeDefUSART_InitStructure；u8TxBuffer=“nrUSARTExample1:USART-Hyperterminalcommunicationusinghardwareflowcontrolnr”；u8RxBufferRxBufferSize；u8NbrOfDataToTransfer=TxBufferSize；u8TxCounter=0；u8RxCounter=0；,/*配置USART2*/USART_InitStructure.USART_BaudRate=115200；USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b；USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1；USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No；USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None；USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx；USART_InitStructure.USART_Clock=USART_Clock_Disable；USART_InitStructure.USART_CPOL=USART_CPOL_Low；USART_InitStructure.USART_CPHA=USART_CPHA_2Edge；USART_InitStructure.USART_LastBit=USART_LastBit_Disable；USART_Init(USART2,DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=USART2_DR_Base；DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)TxBuffer2；DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralDST；DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=TxBufferSize2；DMA_Init(DMA_Channel7,&DMA_InitStructure)；,/*以相同的参数配置USART1和USART2*/USART_InitStructure.USART_BaudRate=230400；USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b；USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1；USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No；USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None；USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx；USART_InitStructure.USART_Clock=USART_Clock_Disable；USART_InitStructure.USART_CPOL=USART_CPOL_Low；USART_InitStructure.USART_CPHA=USART_CPHA_2Edge；USART_InitStructure.USART_LastBit=USART_LastBit_Disable；USART_Init(USART1,&USART_InitStructure)；USART_Init(USART2,&USART_InitStructure)；,/*使能USART1DMA的发送TX和接收Rx请求*/USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx|U