14 STM32F429 USART

cc14 STM32F429 USART

1.USART功能框图

常用:

TX：发送数据输出引脚。
RX：接收数据输入引脚。

不常用:

SW_RX：数据接收引脚，只用于单线和智能卡模式，属于内部引脚，没有具体外部引脚。
nRTS：请求以发送 (Request To Send)，n 表示低电平有效。如果使能 RTS 流控制，当 USART 接
收器准备好接收新数据时就会将 nRTS 变成低电平；当接收寄存器已满时，nRTS 将被设置为高
电平。该引脚只适用于硬件流控制。
nCTS：清除以发送 (Clear To Send)，n 表示低电平有效。如果使能 CTS 流控制，发送器在发送下
一帧数据之前会检测 nCTS 引脚，如果为低电平，表示可以发送数据，如果为高电平则在发送完
当前数据帧之后停止发送。该引脚只适用于硬件流控制。
SCLK：发送器时钟输出引脚。这个引脚仅适用于同步模式。

引脚分布图

2.USART寄存器

1.数据寄存器

USART 数据寄存器 (USART_DR) 只有低 9 位有效，并且第 9 位数据是否有效要取决于 USART
控制寄存器 1(USART_CR1) 的 M 位设置，当 M 位为 0 时表示 8 位数据字长，当 M 位为 1 表示 9
位数据字长，我们一般使用 8 位数据字长。
USART_DR 包含了已发送的数据或者接收到的数据。USART_DR 实际是包含了两个寄存器，一
个专门用于发送的可写 TDR，一个专门用于接收的可读 RDR。当进行发送操作时，往 USART_DR
写入数据会自动存储在 TDR 内；当进行读取操作时，向 USART_DR 读取数据会自动提取 RDR
数据。
TDR 和 RDR 都是介于系统总线和移位寄存器之间。串行通信是一个位一个位传输的，发送时把
TDR 内容转移到发送移位寄存器，然后把移位寄存器数据每一位发送出去，接收时把接收到的
每一位顺序保存在接收移位寄存器内然后才转移到 RDR。

2.控制寄存器

USART 有专门控制发送的发送器、控制接收的接收器，还有唤醒单元、中断控制等等。使用
USART 之前需要向 USART_CR1 寄存器的 UE 位置 1 使能 USART。发送或者接收数据字长可选
8 位或 9 位，由 USART_CR1 的 M 位控制。

3.状态寄存器

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发送器
当 USART_CR1 寄存器的发送使能位 TE 置 1 时，启动数据发送，发送移位寄存器的数据会在 TX
引脚输出，如果是同步模式 SCLK 也输出时钟信号。
一个字符帧发送需要三个部分：起始位 + 数据帧 + 停止位。起始位是一个位周期的低电平，位周
期就是每一位占用的时间；数据帧就是我们要发送的 8 位或 9 位数据，数据是从最低位开始传输
的；停止位是一定时间周期的高电平。

停止位时间长短是可以通过 USART 控制寄存器 2(USART_CR2) 的 STOP[1:0] 位控制，可选 0.5
个、1 个、1.5 个和 2 个停止位。默认使用 1 个停止位。2 个停止位适用于正常 USART 模式、单
线模式和调制解调器模式。0.5 个和 1.5 个停止位用于智能卡模式。

当发送使能位 TE 置 1 之后，发送器开始会先发送一个空闲帧 (一个数据帧长度的高电平)，接下
来就可以往 USART_DR 寄存器写入要发送的数据。在写入最后一个数据后，需要等待 USART 状
态寄存器 (USART_SR) 的 TC 位为 1，表示数据传输完成，如果 USART_CR1 寄存器的 TCIE 位置
1，将产生中断。

接收器
如果将 USART_CR1 寄存器的 RE 位置 1，使能 USART 接收，使得接收器在 RX 线开始搜索
起始位。在确定到起始位后就根据 RX 线电平状态把数据存放在接收移位寄存器内。接收完成
后就把接收移位寄存器数据移到 RDR 内，并把 USART_SR 寄存器的 RXNE 位置 1，同时如果
USART_CR2 寄存器的 RXNEIE 置 1 的话可以产生中断

3.波特率

波特率的常用值有 2400、9600、19200、115200。下面以实例讲解如何设定寄存器值得到波特率
的值。
由表 STM32F429IGT6 芯片的 USART 引脚 可知 USART1 和 USART6 使用 APB2 总线时钟，最高可
达 90MHz，其他 USART 的最高频率为 45MHz。我们选取 USART1 作为实例讲解，即 fPLCK=90MHz。
当我们使用 16 倍过采样时即 OVER8=0，为得到 115200bps 的波特率，此时：

8 ∗ 2 ∗ USARTDIV
解得 USARTDIV=48.825125，可算得 DIV_Fraction=0xD，DIV_Mantissa=0x30，即应该设置 US-
ART_BRR 的值为 0x30D。
在计算 DIV_Fraction 时经常出现小数情况，经过我们取舍得到整数，这样会导致最终输出的波特
率较目标值略有偏差。下面我们从 USART_BRR 的值为 0x30D 开始计算得出实际输出的波特率
大小。
由 USART_BRR 的 值 为 0x30D， 可 得 DIV_Fraction=13，DIV_Mantissa=48， 所 以 USART-
DIV=48+16*0.13=48.8125，所以实际波特率为：115237；这个值跟我们的目标波特率误差为 0.03%，
这么小的误差在正常通信的允许范围内。
8 倍过采样时计算情况原理是一样的。

4.校验控制

STM32F4xx 系列控制器 USART 支持奇偶校验。当使用校验位时，串口传输的长度将是 8 位的数
据帧加上 1 位的校验位总共 9 位，此时 USART_CR1 寄存器的 M 位需要设置为 1，即 9 数据位。
将 USART_CR1 寄存器的 PCE 位置 1 就可以启动奇偶校验控制，奇偶校验由硬件自动完成。启
动了奇偶校验控制之后，在发送数据帧时会自动添加校验位，接收数据时自动验证校验位。接收
数据时如果出现奇偶校验位验证失败，会见 USART_SR 寄存器的 PE 位置 1，并可以产生奇偶校
验中断。
使能了奇偶校验控制后，每个字符帧的格式将变成：起始位 + 数据帧 + 校验位 + 停止位。

5.中断控制

6.实验代码分析

  
#include "./usart/bsp_debug_usart.h"


 /**
  * @brief  配置嵌套向量中断控制器NVIC
  * @param  无
  * @retval 无
  */
static void NVIC_Configuration(void)
{
   
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  
  /* 嵌套向量中断控制器组选择 */
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
  
  /* 配置USART为中断源 */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;
  /* 抢断优先级为1 */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
  /* 子优先级为1 */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
  /* 使能中断 */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  /* 初始化配置NVIC */
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}


 /**
  * @brief  DEBUG_USART GPIO 配置,工作模式配置。115200 8-N-1 ，中断接收模式
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Debug_USART_Config(