USART介紹

通用同步異步收發器(USART)提供了一種靈活的方法與使用工業標準NRZ異步串行數據格式的外部設備之間進行全雙工數據交換。USART利用分數波特率發生器提供寬范圍的波特率選擇。它支持同步單向通信和半雙工單線通信，也支持LIN(局部互連網)，智能卡協議和IrDA(紅外數據組織)SIRENDEC規范，以及調制解調器(CTS/RTS)操作。它還允許多處理器通信。使用多緩沖器配置的DMA方式，可以實現高速數據通信。

USART主要特性

全雙工的，異步通信

NRZ標準格式

分數波特率發生器系統

—發送和接收共用的可編程波特率，最高達4.5Mbits/s

可編程數據字長度(8位或9位)

可配置的停止位-支持1或2個停止位

LIN主發送同步斷開符的能力以及LIN從檢測斷開符的能力

—當USART硬件配置成LIN時，生成13位斷開符；檢測10/11位斷開符

發送方為同步傳輸提供時鐘

IRDA SIR編碼器解碼器

—在正常模式下支持3/16位的持續時間

模擬智能卡功能

—智能卡接口支持ISO7816-3標準里定義的異步智能卡協議

—智能卡用到的0.5和1.5個停止位

單線半雙工通信

可配置的使用DMA的多緩沖器通信

—在SRAM里利用集中式DMA緩沖接收/發送字節

單獨的發送器和接收器使能位

檢測標志

—接收緩沖器滿

—發送緩沖器空

—傳輸結束標志

校驗控制

—發送校驗位

—對接收數據進行校驗

四個錯誤檢測標

—溢出錯誤

—噪音錯誤

—幀錯誤

—校驗錯誤

10個帶標志的中斷源

—CTS改變

—LIN斷開符檢測

—發送數據寄存器空

—發送完成

—接收數據寄存器滿

—檢測到總線為空閑

—溢出錯誤

—幀錯誤

—噪音錯誤

—校驗錯誤

多處理器通信--如果地址不匹配，則進入靜默模式

從靜默模式中喚醒(通過空閑總線檢測或地址標志檢測)

兩種喚醒接收器的方式：地址位(MSB，第9位)，總線空閑

USART功能概述

任何USART雙向通信至少需要兩個腳：接收數據輸入(RX)和發送數據輸出(TX)。RX：接收數據串行輸。通過過采樣技術來區別數據和噪音，從而恢復數據。

TX：發送數據輸出。當發送器被禁止時，輸出引腳恢復到它的I/O端口配置。當發送器被激活，并且不發送數據時，TX引腳處于高電平。

1、字符發送

在USART發送期間，在TX引腳上首先移出數據的最低有效位。在此模式里，USART_DR寄存器包含了一個內部總線和發送移位寄存器之間的緩沖器。

每個字符之前都有一個低電平的起始位；之后跟著的停止位，其數目可配置。USART支持多種停止位的配置：0.5、1、1.5和2個停止位。

配置步驟：

通過在USART_CR1寄存器上置位UE位來激活USART

編程USART_CR1的M位來定義字長。

在USART_CR2中編程停止位的位數。

如果采用多緩沖器通信，配置USART_CR3中的DMA使能位(DMAT)。按多緩沖器通信中的描述配置DMA寄存器。

利用USART_BRR寄存器選擇要求的波特率。

設置USART_CR1中的TE位，發送一個空閑幀作為第一次數據發送。

把要發送的數據寫進USART_DR寄存器(此動作清除TXE位)。在只有一個緩沖器的情況下，對每個待發送的數據重復步驟7。

在USART_DR寄存器中寫入最后一個數據字后，要等待TC=1，它表示最后一個數據幀的傳輸結束。當需要關閉USART或需要進入停機模式之前，需要確認傳輸結束，避免破壞最后一次傳輸。

2、字符接收

在USART接收期間，數據的最低有效位首先從RX腳移進。在此模式里，USART_DR寄存器包含的緩沖器位于內部總線和接收移位寄存器之間。

配置步驟：

將USART_CR1寄存器的UE置1來激活USART。

編程USART_CR1的M位定義字長

在USART_CR2中編寫停止位的個數

如果需多緩沖器通信，選擇USART_CR3中的DMA使能位(DMAR)。按多緩沖器通信所要求的配置DMA寄存器。

利用波特率寄存器USART_BRR選擇希望的波特率。

設置USART_CR1的RE位。激活接收器，使它開始尋找起始位。

當一字符被接收到時

RXNE位被置位。它表明移位寄存器的內容被轉移到RDR。換句話說，數據已經被接收并且可以被讀出(包括與之有關的錯誤標志)；

如果RXNEIE位被設置，產生中斷；

在接收期間如果檢測到幀錯誤，噪音或溢出錯誤，錯誤標志將被置起；

在多緩沖器通信時，RXNE在每個字節接收后被置起，并由DMA對數據寄存器的讀操作而清零；

在單緩沖器模式里，由軟件讀USART_DR寄存器完成對RXNE位清除。RXNE標志也可以通過對它寫0來清除。RXNE位必須在下一字符接收結束前被清零，以避免溢出錯誤。

USART程序編寫

開啟GPIO、USART1時鐘;

對USART引腳進行配置，PA9映射TX，PA10映射RX;

對USART參數進行配置、開啟USART的RXNE中斷;

對中斷參數進行配置;

/*******************************************************************************

* Function Name : USART_Configuration

* Description : Configure USART1

* Input : None

* Output : None

* Return : None

* Attention : None

*******************************************************************************/

void CKS_USART_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);

/*USART1_TX -> PA9 , USART1_RX -> PA10*/

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/* USART configuration ------------------------------------------------------*/

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_Init(USART1, &USART_InitStructure);

/* Enable USART RXNE interrupt */

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);

USART_Cmd(USART1, ENABLE);

/* NVIC configuration ------------------------------------------------------*/

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

5. 編寫USART1_IRQHandler函數；

我們利用USART的IDLE狀態位進行不定長度數據接收，當USART被RXNE中斷觸發后，程序將在該中斷函數中輪詢，直至串口空閑后IDLE狀態位被置位。

/*******************************************************************************

* Function Name : USART1_IRQHandler

* Description : This function handles USART1 global interrupt request.

* Input : None

* Output : None

* Return : None

*******************************************************************************/

void USART1_IRQHandler(void)

{

uint8_t i = 0;

uint8_t j = 0;

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

{

/* get usart data until IDLE flag is set */

while(!USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_IDLE))

{

if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET)

{

CKS_Uart_Buff[i++] = USART_ReceiveData(USART1);

}

}

/* clear uart IDLE flag */

j = USART1->SR;

j = USART1->DR;

/* clear uart RXNE flag */

USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_RXNE);

}

}