什么是串口

UART : Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用異步收發(fā)器

USART : Universal Synchronous Asynchronous Receiver/Transmitter 通用同步/異步收發(fā)器

一種是常用也是最簡(jiǎn)單的串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。數(shù)據(jù)線只需要兩根就可以實(shí)現(xiàn)全雙工。

Tx: 發(fā)送數(shù)據(jù)線

Rx: 接收數(shù)據(jù)線

    A  B

  TX -----------> Rx

  Rx <------------Tx

全雙工：　兩個(gè)設(shè)備可以同時(shí)發(fā)送和接收

串行數(shù)據(jù)：　發(fā)送只一根線，一次只能發(fā)送一bit. 一bit接著一bit發(fā)送和接收。

模塊通信：　上位機(jī)　下位機(jī)

通信一般需要兩個(gè)設(shè)備，我們把這兩個(gè)設(shè)備，人為叫做上位機(jī)，　下位機(jī)。

上位機(jī)：　把處理性能強(qiáng)的機(jī)子，上位機(jī)。數(shù)據(jù)大部分處理都在上位機(jī)完成。

下位機(jī)：　把數(shù)據(jù)采集的終端，處理性能單一的機(jī)子，下位機(jī)。

串口只有一根發(fā)送數(shù)據(jù)線，假如　A要發(fā)送一個(gè)字符數(shù)據(jù)　　10101010 給B

 A --------        ---------

  -------- ------- ...

 高電平周期是多長(zhǎng)？即使是不發(fā)送數(shù)據(jù)Tx線上也有一個(gè)電平狀態(tài)，接收方

 它怎么知道你是在發(fā)送呢？....

UART數(shù)據(jù)如何傳輸?

UART protocol 串口協(xié)議。

串口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)是以幀為單位. Frame

1幀(Frame)= 1 start bit(起始位) + 5-9bits數(shù)據(jù)位　+　0/1bit 校驗(yàn)位　　+ stop bits(0.5, 1,1,5,2)

起始位: 一個(gè)周期的低電平

數(shù)據(jù)位: 5-9bits數(shù)據(jù)位，具體是多少bits,需要雙方協(xié)商。并且傳送是先傳送LSB(最低位) … MSB

校驗(yàn)位:

　0 bit :沒(méi)有校驗(yàn)位

1 bit :校驗(yàn)位. “賴(lài)子” X

D0 D1 D2 … Dn X

奇校驗(yàn):要保證傳輸?shù)?為奇數(shù)

D0 D1 D2 … Dn X 要保證這一串?dāng)?shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)

1 0 1 0 1 0 1 0 X(1)

1 0 1 0 1 0 1 1 X(0)

偶校驗(yàn)：要保存?zhèn)鬏數(shù)?為偶數(shù)

停止位: 高電平

0.5 個(gè)停止位。　半個(gè)周期的高電平

1 個(gè)停止位    

1.5 個(gè)停止位

2 個(gè)停止位

Baudrate(波特率)：　傳輸速率。

決定　時(shí)間周期。

115200 bps: bits per second

物理層標(biāo)準(zhǔn)　　the physical layer standards

 TTL level UART : TTL電平串口

 RS-232:

 RS-422:

 RS-485:

  TTL level UART:

  邏輯低電平(0)  0V

  邏輯高電平(1)  5V/3.3V

  RS-232: 適合較長(zhǎng)距離傳輸

  邏輯低電平(0)  +3v~+15V

  邏輯高電平(1)  -3v~-15v

  TTL UART RS-232 RS-422    RS-485

電平 1 3.3V/5V 1 -5V ~ -15V +/- 2v +/- 1.5v

0 0V 0 5V ~ +15V

信號(hào) 單端信號(hào)　　　單端信號(hào)　 差分信號(hào)　　　差分信號(hào)

傳輸長(zhǎng)度 < 2m <15m <1200m <1200m

 不同標(biāo)準(zhǔn)的串口，引腳也不一樣。TX/Rx是一定存在的。

  ＴＴＬ

  ＲＸ

  ＴＸ

  ＧＮＤ

  ＶＣＣ

STM32F4xx　串口控制器

TX

RX

硬件流控:

RTS: Request To Send 請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)

終端告訴對(duì)方可以向我傳輸數(shù)據(jù)啦。

 CTS: Clear To Send  清除發(fā)送信號(hào)

  對(duì)方告知終端，我要向你發(fā)送數(shù)據(jù)啦

 RTS  -------> CTS(對(duì)方)

 CTS  <-------  RTS(對(duì)方)

標(biāo)志位:

 TXE: Transmit data Register Empty

  發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器為空。

  不代表上一次數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完成啦，因?yàn)閿?shù)據(jù)有可能還在 shifter里面

  但是此時(shí)您可以向TDR寫(xiě)數(shù)據(jù)啦。

 TC :  Transmit Complete

  發(fā)送完成。

  發(fā)送移位寄存器中的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送到Tx引腳上面去了。

 RXNE: Read Data register Not Empty

  接收數(shù)據(jù)寄存器不為空。意思是你可以讀數(shù)據(jù)啦。

STM32F4xx串口代碼流程

(1) GPIO口配置

串口的TX/RX 引腳是由GPIO口來(lái)復(fù)用的。

a. 使能GPIO分組的時(shí)鐘

RCC_AHB1PeriphClockCmd

b. 配置GPIO口的功能 GPIO_Init

c. 選擇具體的復(fù)用功能

GPIO_PinAFConfig

(2) usart配置

a. 使能usart時(shí)鐘

b. USART_Init

  USART_Init(USART_TypeDef * USARTx, USART_InitTypeDef * USART_InitStruct);

  typedef struct

  {

  uint32_t USART_BaudRate; // 波特率

  uint16_t USART_WordLength;    //傳輸字長(zhǎng)  ,如下兩個(gè)任選其一:

  USART_WordLength_8b

  USART_WordLength_9b

  在STM32中：傳輸字長(zhǎng)=數(shù)據(jù)位數(shù)+檢驗(yàn)位數(shù)

  uint16_t USART_StopBits;      //停止位數(shù)，如下　:

  USART_StopBits_1  1bit停止位

  USART_StopBits_1_5 1.5bit停止位

  USART_StopBits_2 2 bits停止位

  USART_StopBits_0_5 0.5bit停止位

  uint16_t USART_Parity;   //校驗(yàn)方式,如下:

  USART_Parity_No  無(wú)校驗(yàn)

  USART_Parity_Odd  奇校驗(yàn)

  USART_Parity_Even 偶校驗(yàn)

  uint16_t USART_Mode;    //串口模式, 如下：可以組合

  USART_Mode_Tx　發(fā)送模式

  USART_Mode_Rx 接收模式

  USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx 發(fā)送和接收模式

  uint16_t USART_HardwareFlowControl;  //硬件流控

  USART_HardwareFlowControl_None      無(wú)硬件流控

  USART_HardwareFlowControl_RTS       RTS　請(qǐng)求發(fā)送。你可以接收對(duì)方的數(shù)據(jù)。

  USART_HardwareFlowControl_CTS       CTS　清除發(fā)送,你可以發(fā)數(shù)據(jù)給對(duì)方。

  USART_HardwareFlowControl_RTS_CTS   RTS_CTS　發(fā)送和接收都用流控

  } USART_InitTypeDef;

(3)　中斷的配置

USART_ITConfig <- 配置串品的中斷

在STM32中一個(gè)USART只對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷通道，但是引起串口中斷的

事件有很多,比如:

TXE -> 發(fā)送寄存器為空，可以引起串口中斷

TC -> 發(fā)送完成，可以引起串口中斷

RXNE -> 接收寄存器不為空，可以引起串口中斷

……

只不過(guò)，這些事件需要"中斷控制位使能"

  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE,ENABLE);

  USART_ITConfig就是用來(lái)把一個(gè)串口的ＸＸ事件，配置成是否引起串口中斷的

  在串口中斷函數(shù)里面，就需要判斷是哪個(gè)串口事件，引起了中斷!!!

  NVIC_Init()

(4) 使能串口

USART_Cmd

 接收(中斷函數(shù))

  USART1_IRQHanlder()

  {

  if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)

  {

  //有數(shù)據(jù)可讀啦

  data = USART_ReceiveData(USART1);  //讀取接收到的數(shù)據(jù)

  }

  //清除USART1的中斷標(biāo)志

  USART_GetITStatus

  }

 USART_GetITStatus用來(lái)獲取串口的xx事件標(biāo)志位

 發(fā)送數(shù)據(jù)

 USART_SendData(USART1, 0x55);

 while (USART_GetFlagStatus(USRAT1, USART_FLAG_TXE)  == RESET); //等待發(fā)送結(jié)束