【记录】UART

处理器与外部设备通信的两种方式

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

   • 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

按传送方向，可分为

1. 单工

   数据传输只支持数据在一个方向上传输

2. 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

3. 全双工

   允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工是两个单工方式的结合，要求发送设备和接收设备都具有独立的接收和发送能力。

串行通信的通信方式

1. 同步通信：带时钟同步信号传输，速度由时钟决定，如SPI，IIC通信接口
2. 异步通信：不带时钟同步信号，如UART,单总线，速度由波特率决定，同时决定了高低电平持续的时间

常见的串行通信接口

串口通信过程

串口参数

1. 起始位
2. 数据位（8位或者9位）
3. 奇偶校验位（第9位）
4. 停止位
5. 波特率

USART框图

• RX→接收移位寄存器→接收数据寄存器（RDR）
• 发送数据寄存器（TDR）→发送移位寄存器→TX
• 发送控制，控制发送器时钟
• 接收控制，控制接收器时钟
• 发送、接收共用同一时钟
• USART_BRR分数波特率发生器
• SR状态寄存器
• CR1控制寄存器

波特率计算

串口 1 要设置为 115200 的波特率，而 PCLK2 的时钟（即 APB2 总线时钟频率） 为 84M。这样，
我们根据上面的公式有：

USARTDIV=84000000/(115200*16)=45.572

那么得到：

小数部分：DIV_Fraction=16*0.572=9=0X09;
整数部分：DIV_Mantissa=45=0X2D;

这样，我们就得到了 USART1->BRR 的值为 0X2D9。只要设置串口 1 的 BRR 寄存器值为
0X2D9 就可以得到 115200 的波特率。

串口配置步骤

1. 使能串口时钟，使能GPIO时钟
2. 设置引脚复用
3. 设置GPIO工作模式
4. 初始化串口参数
5. 开启中断并初始化NVIC
6. 使能串口
7. 编写中断处理函数
8. 串口发送数据
9. 获取串口状态

实现

void uart1_init(u32 clk, u32 bound)
{
    float temp;
    u16 mantissa;
    u16 fraction;

    temp = (float)(clk * 1000000) / (bound * 16);
    mantissa = temp;
    fraction = (temp - mantissa)*16;
    mantissa <<= 4;
    mantissa += fraction;

    RCC->AHB1ENR|=1<<0;
    RCC->APB2ENR|=1<<4;
    GPIO_Set(GPIOA,PIN9|PIN10,GPIO_MODE_AF,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_50M,GPIO_PUPD_PU);
    GPIO_AF_Set(GPIOA,9,7);
    GPIO_AF_Set(GPIOA,10,7);       

    USART1->BRR=mantissa;   //Set boundrate 
    USART1->CR1&=~(1<<15);     //Set OVER8= 0 
    USART1->CR1|=1<<3;      //Enable TX 
    USART1->CR1|=1<<13;     //Enable UART
}

参考

STM32F3与 F4 系列 Cortex M4 内核编程手册
STM32F4 开发指南(寄存器版)
STM32F4xxx中文参考手册