STM8S003串口奇偶校验应用

原创于 2025-11-04 14:32:43 发布 · 277 阅读

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#STM8S003 # 奇偶校验 # UART # 串口通信 # 嵌入式系统

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STM8S003单片机串口通信奇偶校验示例

在工业传感器、智能仪表这类对成本敏感但又要求稳定通信的嵌入式系统中，一个看似简单的数据错位就可能导致控制误动作或状态误判。比如某温控设备因为传输中某个字节发生单比特翻转，把“25°C”解析成“65°C”，结果触发了不必要的制冷动作——这种问题往往难以复现，却真实存在。

这时候，不需要复杂协议也能起作用的 奇偶校验 机制，就成了提升可靠性的第一道防线。尤其是在使用像 STM8S003 这类资源有限的8位MCU时，硬件级的奇偶校验功能显得尤为实用：它几乎不占用CPU资源，又能快速捕获常见噪声干扰导致的错误。

STM8S003 是意法半导体推出的高性价比8位微控制器，广泛应用于消费电子和工业小系统中。其内置的 UART1 模块不仅支持标准异步通信，还集成了完整的奇偶校验生成功能。这意味着开发者无需手动计算每一位数据中“1”的个数，也不必用软件模拟校验逻辑，所有工作都可以由硬件自动完成。

UART 作为一种典型的异步串行接口，数据帧通常包括起始位、5~8位数据、可选的奇偶校验位以及1到2位停止位。当启用奇偶校验后，发送端会根据预设规则（奇校验或偶校验）自动生成校验位并附加在数据之后；接收端则重新计算接收到的数据位中“1”的数量，并与校验位比对。如果不符，就会置位状态寄存器中的 PE（Parity Error）标志 。

举个例子：假设我们要发送 0x0A （二进制为 00001010 ），其中有两位是“1”。如果配置为偶校验，总数已经是偶数，因此校验位为 0 ；如果是奇校验，则需要让总“1”数变为奇数，所以校验位设为 1 。接收方按照同样的规则验证即可判断是否出错。

当然，奇偶校验有它的局限性——只能检测单比特错误，双比特错误会被忽略，也无法纠正任何错误。但对于大多数低速、短距离或中等干扰环境下的应用来说，这已经足够作为基础防护手段。

在 STM8S003 上实现这一功能，关键在于正确配置几个核心寄存器。首先是 UART1_CR1 ，它是控制奇偶校验的核心：

PCEN ：必须置1以启用奇偶校验；
PT ：选择奇校验（1）还是偶校验（0）；
M ：数据长度模式，使用奇偶校验时应设置为8位数据（即 M=0）；
PEIE ：可选使能奇偶错误中断，便于及时响应异常。

其次是 UART1_CR2 ，用于开启发送、接收功能，也可以使能接收中断（RIEN），这样可以在数据到达时立即处理，避免轮询带来的延迟。

波特率通过 UART1_BRR1 和 UART1_BRR2 联合设置，计算公式为：

BRR = f_master / (16 × baudrate)

例如主频16MHz、波特率9600bps时，分频值约为104，写入 BRR 寄存器即可。

下面是一段基于 STM8S 标准外设库的初始化代码，展示了如何启用偶校验模式：

#include "stm8s.h"

#define UART_BAUDRATE 9600
#define F_MASTER    16000000UL

void UART1_Init_Parity(void) {
    uint16_t brr = F_MASTER / (16 * UART_BAUDRATE);

    UART1->BRR2 = (uint8_t)(brr >> 8);
    UART1->BRR1 = (uint8_t)(brr & 0xFF);

    // 启用偶校验：PCEN=1, PT=0
    UART1->CR1 = UART_CR1_PCEN;  // 偶校验（PT默认为0）

    // 使能发送、接收和接收中断
    UART1->CR2 = UART_CR2_TEN | UART_CR2_REN | UART_CR2_RIEN;
}

注意这里虽然启用了奇偶校验，但应用程序向 UART1_DR 写入数据时仍然只需提供原始8位数据。硬件会在后台自动插入正确的校验位，整个过程对用户透明。

接收端的处理更为关键，因为真正的错误检测发生在这里。有两种常见方式：轮询和中断。

轮询方式适用于简单主循环结构的应用：

uint8_t UART1_ReceiveByte_Polling(void) {
    while (!(UART1->SR & UART_SR_RXNE));  // 等待数据就绪

    if (UART1->SR & UART_SR_PE) {
        // 发生校验错误
        UART1->SR &= ~UART_SR_PE;  // 清除PE标志（需读SR后再操作）
        return 0xFF;               // 返回错误标记
    }

    return UART1->DR;  // 正常读取
}

而在多任务或实时性要求较高的场景中，推荐使用中断服务程序来处理接收事件：

#pragma vector=UART1_RX_VECTOR
__interrupt void UART1_RX_IRQHandler(void) {
    if (UART1->SR & UART_SR_RXNE) {
        uint8_t data = UART1->DR;

        if (UART1->SR & UART_SR_PE) {
            // 校验失败，记录日志或请求重传
            HandleParityError();
        } else {
            ProcessReceivedData(data);
        }
    }
}

这里有个非常重要的细节：要清除 PE 标志，不能简单地写0，而是必须先读取 SR 寄存器，再读取 DR 寄存器。这是很多初学者容易踩坑的地方——如果不按顺序操作，错误标志可能无法清除，导致后续中断持续触发。

在一个典型的工业传感器节点中，这种机制的价值尤为明显。设想一下，STM8S003采集温度信号并通过UART上传至上位机，线路经过电机驱动器附近，存在较强的电磁干扰。没有校验的情况下，偶尔出现的数据跳变很难被发现；而一旦引入奇偶校验，每次发生单比特错误都会立刻反映在 PE 标志上。

结合简单的重传机制（如上位机返回 NAK 请求重发），就能构建一个轻量级的可靠性保障层。哪怕不实现完整协议栈，也能显著降低误码率。

实际调试过程中，我们也遇到过因电源噪声过大导致频繁校验错误的情况。通过在 VDD 引脚加装 100nF 陶瓷去耦电容、缩短 UART 信号线长度、避免与高电流走线平行走线等措施，问题得到了有效缓解。这也说明，奇偶校验不仅是软件配置问题，更是系统设计整体抗干扰能力的一部分。

从工程实践角度看，以下几点值得特别关注：