17、江科大stm32视频学习笔记——USART串口协议和USART串口外设

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分类专栏： stm32单片机 文章标签： 单片机 嵌入式硬件 c语言 stm32
于 2023-03-08 22:52:32 首次发布
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1、通信接口

2、 硬件电路

3、电平标准

4、串口参数及时序

5、USART简介

 6、USART工作

（1）写操作

（2）读操作

（3）帧头和帧尾的添加和除由电路自动执行

（4）硬件数据控制流

（5）中断输出控制（USART）

（6）波特率发生器

 7、USART基本结构

 8、数据帧

 9、波特率发生器

1、通信接口

• 通信的目的：将一个设备的数据传送到另一个设备，扩展硬件系统
• 通信协议：制定通信的规则，通信双方按照协议规则进行数据收发

 异步：需要双方约定一个频率

2、 硬件电路

• 简单双向串口通信有两根通信线（发送端 TX 和接收端 RX ）
• TX 与 RX 要交叉连接
• 当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线
• 当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片

 

 两个设备之间的GND一定要接在一起，但是VCC可以各自接

3、电平标准

• TTL 电平： +3.3V 或 +5V 表示 1 ， 0V 表示 0
• RS232 电平： -3~-15V 表示 1 ， +3~+15V 表示 0
• RS485 电平：两线压差 +2~+6V 表示 1 ， -2~-6V 表示 0 （差分信号）

4、串口参数及时序

• 波特率：串口通信的速率
速率的参数就是波特率，波特率就是每秒传输码元的个数，单位是码元/s（baud）
比特率：每秒传输的比特数，单位是bit/s,或者是bps
在二进制的情况下，一个码元及时一个bit，此时波特率等于比特率
• 起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平
• 数据位：数据帧的有效载荷， 1 为高电平， 0 为低电平，低位先行
• 校验位：用于数据验证，根据数据位计算得来
• 停止位：用于数据帧间隔，固定为高电平

  • 字节装载在数据帧中，数据帧由起始位、数据位、停止位组成
  • 数据位有8个，代表一个字节的8位置，可以在最右边加一个奇偶校验位，则数据位总共是9位。接收方在接收数据后，会验证数据位和校验位
  • 若规定发送的波特率是1000bps，表示1s要发1000位，每一位的时间就是1ms，发送方每隔1ms发送一位，接收方每隔1ms接受一位，决定了每隔多久发送一位
  • 空闲状态下，起始位为高电平，起始位给低电平，使其产生下降沿，表示数据帧要开始

5、USART简介

• USART： 通用同步 / 异步收发器
• USART 是 STM32 内部集成的硬件外设，可根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧时序，从 TX 引脚发送出去，也可自动接收 RX 引脚的数据帧时序，拼接为一个字节数据，存放在数据寄存器里.
• 自带波特率（一般设置为9600/115200）发生器，最高达 4.5Mbits/s
• 可配置数据位长度（ 8/9 ）、停止位长度（ 0.5/1/1.5/2 ）
• 可选校验位（无校验 / 奇校验 / 偶校验）
• 支持同步模式、硬件流控制、 DMA 、智能卡、 IrDA 、 LIN
同步模式：多了个时钟CLK的输出
• STM32F103C8T6 USART 资源： USART1（APB2总线上的设备） 、 USART2（APB1）、 USART3（APB1）

 6、USART工作

（1）写操作

当数据移位完成后，数据会立刻自动从TDR发送移位寄存器

TDR和移位寄存器的双重缓存，保证在连续发送数据时，数据帧之间不会有空闲，提高了工作效率

（2）读操作

 因为串口协议规定是低位先行，所以接收移位寄存器时从高位往低位方向移动

（3）帧头和帧尾的添加和除由电路自动执行

（4）硬件数据控制流

A向B发送数据，当A一直发，B处理不过来；
若无硬件控制流，B只能抛弃新数据或者覆盖元数据；
有硬件控制流，硬件电路上会多出一条线，B没准备好置高电平，准备好置低电平；
A收到B的反馈决定数据发送，防止因为B处理慢而导致数据丢失。

 能接收的时候，RTS就置低电平，请求对方发送，对方的CTS接收到后，就可以一直发

处理不过来时，RTS就置高电平，对方的CTS接收到后，就会暂停发送

（5）中断输出控制（USART）

 TXE发送寄存器空，RXNE接收寄存器非空，是判断发送状态和接收状态的必要标志位
 中断输出控制就是配置中断是不是能通向NVIC

（6）波特率发生器

  

波特率发生器是分频器，APB时钟进行分频，得到发送和接收移位的时钟

时钟输入时fPCLKx（x=1或2），USART1挂载在APB2，所以就是PCLK2的时钟，为72M

其他的USART挂载在APB1，就是PCLK1的时钟,为36M

之后对时钟进行分频，除以USARTDIV的分频系数，分频后再除以16，得到发送器时钟和接收器时钟，通向控制部分

若TE=1,发送器使能，发送部分的波特率就有效

若RE=1,接收器使能，接收部分的波特率有效

 7、USART基本结构

 8、数据帧

 有8位字长和9位字长，分别可以选择有校验和无校验

 9位建议有校验，8位建议无校验

 停止位有0.5，1，1.5，2，建于选择1位

9、波特率发生器

发送器和接收器的波特率由波特率寄存器BRR里的DIV确定
计算公式：波特率 = fPCLK2/1 / (16 * DIV)//内部有16倍波特率的采样时钟 

配置USART1为9600的波特率
9600=72M（USART1的时钟）/(16*DIV）
DIV=72M/9600/16=468.75(二进制：11101 0100.11)
用库函数配置，需要多少波特率直接写就行

【STM32学习】——USART串口数据包&HEX/文本数据包&收发流程&串口收发HEX/文本数据包实操
weixin_51658186的博客
03-27 6459
本次学习有两个实操代码，第一个是串口收发HEX数据包，第二个是串口收发文本数据包做任何事情，都要有一股坚忍不拔的毅力，只要坚持，挺过风雨，终会看见彩虹；只要坚持，走过黑暗，总会拥抱黎明；只要坚持，战胜失败，总能赢得成功！今天的学习分享到此就结束了，我们下次再见！！STM32定时器输入捕获（IC）STM32定时器输出比较（PWM波）STM32定时中断STM32外部中断STM32GPIO精讲。
【STM32学习】——串口通信协议&STM32-USART外设&数据帧/输入数据策略/波特率发生器&串口发送/接受实操
weixin_51658186的博客
03-26 3858
本节学习两个代码，第一个为串口发送，第二个为串口发送+接收。串口是一种应用十分广泛的通讯接口，串口成本低、容易使用、通信线路简单，可实现两个设备的互相通信。单片机的串口可以使单片机与单片机单片机与电脑单片机与各式各样的模块互相通信，极大地扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力。主要特点就是用在单片机和电脑之间，其他如I2C、SPI等较复杂的通信协议多用在芯片与芯片之间，陀螺仪加速度计测量姿态芯片与STM32、MPU6050与STM32。左图为一个USB转串口模块。
江科大51单片机学习笔记之串口通信
orange3211的博客
08-03 1575
江科大51单片机学习笔记，参照b站视频P19-P20
江科大学习笔记——USART串口通信
m0_62981762的博客
04-23 1373
单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信，极大地扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力。在主函数中，不断判断RXNE标志位，置1则说明收到数据。双方规定波特率为1000bps，就是一秒发1000位，每1位的时间就是1ms。当要数据传输时，必须先发送一个起始位，低电平，产生下降沿，表示要开始传这一帧数据了。若两个设备都有独立供电那VCC可以不接，如果没有，就接一起，设备1给设备2供电。根据S=0，进第一个状态，判断是否为包头，收到包头，置S=1，退出中断。
江科大笔记—串口发送&串口发送+接收
m0_62005595的博客
05-30 1977
下面这个是我们的USB转串口的模块，这里有个跳线帽，上节也说过，要插在VCC和3V3这两个脚上，选择通信的TTL电平为3.3V，然后通信引脚，TXD和RXD，要接在STM32的PA9和PA10口。当然我们第一个代码，只有STM32发送的部分，所以，通信线只有这个发送的有用，另一根线，第一个代码没有用到，暂时可以不接，在我们下一个串口发送+接收的代码，两根通信线就都需要接了。查询的流程是，在主函数里不判断RXNE标志位，如置1，就收到数据 ，那再调用ReceiveData，读取DR寄存器，这样就行了。
STM32 串口详细讲解
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10-29 8994
什么是串口 UART : Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用异步收发器 USART : Universal Synchronous Asynchronous Receiver/Transmitter 通用同步/异步收发器 一种是常用也是最简单的串行数据传输协议。数据线只需要两根就可以实现全双工。 Tx: 发送数据线 Rx: 接收数据...
江科大笔记—USART串口外设
m0_62005595的博客
05-27 1184
江科大笔记
江科大STM32入门——UART通信笔记总结
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01-10 1209
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STM32学习笔记【江科协】【9-1】USART串口协议
m0_74651303的博客
08-29 432
波特率本来的意思是每秒传输码元的个数，单位是码元/s，或者直接叫波特(Baud)，还有个速率表示是比特率，意思是每秒传输的比特数，单位是 bit/s，或者加 bps，在二进制调制的情况下，一个码元就是一个 bit，此时波特率就等于比特率，单片机的串口通信，基本上都是二进制调制，也就是高电平代表 1，低电平代表 0，一位就是 1 bit。奇校验，最后一位补一个 0 或者 1，确保最后发送出的 1 的个数是奇数，偶校验同理，奇偶校验只能保证一定程度上的数据校验，要有更高的检出率，可以了解一下 CRC 校验。
江科大STM32入门——电源控制（PWR）笔记整理
JaneZJW的博客
01-14 1121
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串口模块总结
Hennys的博客
04-20 3422
上图串口传输的时序图。串口传输数据都是一帧数据 11 位。其中第0位为起始位，1-7位为数据位，第九位为校验位，第十位是停止位。 在串口的总线上“高电平”是默认的状态，当一帧数据的开始传输必须先拉低电平，这就是第 0 位的作用。第 0 位过后就是 8 个数据位，这八个数据位才是一帧数据中最有意义的东西。最后的两位是校验位和停止位，作用如同命名般一样，基本上是没有重要意义。 串口传输还有另一个重要参数就是“波特率”。很多朋友都误解“波特率”是串口传输的传输速度，这样的理解在宏观上是无误。但是在微观上“波特率.
STM32F407ZG 串口通信+固定帧头帧尾传输数据帧
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STM32—串口
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01-30 2733
串行接口简称串口，也称串行通信接口或串行通讯接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的扩展接口。串行接口（Serial Interface）是指数据一位一位地顺序传送。其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢是设备间接线通信的一种方式数据一位一位地顺序传送双向通信，全双工传送速度相对较慢UART是异步串行接口，通信双方使用时钟不同，因为双方硬件配置不同，但是需要约定通信 速度，叫做波特率。
stm32 单片机用串口发送报文（数据帧）
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03-04 1362
使用stm32串口发送报文（数据帧）
江科大STM32学习：11 USART串口协议
weixin_45337658的博客
01-05 553
名称引脚双工时钟电平设备USARTTXRX全双工异步单端点对点I2CSCLSDA半双工同步单端多设备SPISCLKMOSIMISOCS全双工同步单端多设备CANCAN_HCAN_L半双工异步差分多设备USBDPDM半双工异步差分点对点TX（TXD）Transmit Exchange数据发送脚RX（RXD）Receive Exchange数据接受脚。
STM32江科大————USART串口通信
2401_87412882的博客
02-04 1326
在观看文章之前给大家留下几个问题，你可以在读完文章后问问自己有没有弄清楚这几个问题，如若清楚了，那么恭喜你已经基本了解了USART的使用异步同步，双工半双工的概念和区别时序结构是怎么样的数据位如何摆放USART框图由哪几部分组成，大概又起什么作用数据收发的过程是怎么样的接收模式：查询和中断的区别两种数据包的收发过程同步就是多了一个时钟，但是只支持时钟输出不支持时钟输入，同步很少用USART接收和发送数据的数据帧时序可由外设自己生成，无需自己模拟数据帧，我们只需读数据寄存器即可。
20、江科大stm32学习笔记——I2C通信协议原理和MPU6050
weixin_45981798的博客
03-06 3016
江科大stm32学习笔记——I2C通信协议原理和MPU6050（有其他视频辅助理解的笔记）
STM32外设之USART
orz13096968113的博客
03-09 2092
第二章：初识USART 提示：写完文章后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 系列文章目录 前言 一、pandas是什么？ 二、使用步骤 1.引入库 2.读入数据 总结 前言 本章进行初识STM32F103串口，讲解通信方式，主要了解串口相应寄存器，串口的库函数编程方法，串口结构体的初始化。 一、USART是什么？ USART:(Universal Synchronous/Asynchrono...
P26[9-2]USART串口外设(内含：1.USART简介+2.USART基本结构+3.数据帧+4.起始位侦测+5.数据采样+6.波特率发生器)
wo12369874的博客
10-15 760
STM32:USART串口外设(内含：1.USART简介+2.USART基本结构+3.数据帧+4.起始位侦测+5.数据采样+6.波特率发生器)
stm32江科大笔记解释USART框图
最新发布
04-10
<think>好的，我现在需要帮助用户查找关于STM32中USART框图的详细解释，特别是江科大相关的教学内容。首先，我需要回顾用户提供的引用内容，看看是否有相关的信息。 用户提到了三个引用：[1]、[2]、[3]。引用[1]主要讨论了USART串口异步通信及其应用实验设计，提到了UART与IrDA、LIN的关系。引用[2]指出STM32F103C8T6的USART资源分布，包括USART1、2、3的位置及总线连接，这可能涉及到时钟配置。引用[3]涉及NVIC中断控制器的管理，优先级设置等。虽然这些引用提供了USART的基本信息，但用户需要的是框图详解，特别是江科大的教学笔记，但现有引用中并没有直接提到江科大的资料。 接下来，我需要思考如何根据现有信息构建一个合理的回答，同时引导用户获取更详细的框图资料。首先，USART框图通常包括发送器、接收器、波特率发生器、控制逻辑等部分。结合引用[2]提到的USART模块挂载在APB总线上，时钟配置是关键点之一。此外，中断管理（引用[3]）在USART的数据传输中也很重要，比如接收中断使能等。 用户可能需要了解每个功能模块的作用，比如数据寄存器的操作流程，如何配置波特率，以及如何使用中断来处理数据收发。同时，需要指出江科大的课程可能包含具体的实验设计或配置步骤，但当前引用中没有详细内容，因此建议用户参考课程提供的资料或联系相关人员。 另外，用户的问题中提到的“江科大笔记”可能是指江苏科技大学的课程材料，但无法直接获取这些内部资料，所以需要引导用户查阅官方教材或实验指导书。同时，引用[1]中的实验设计可能包含部分框图应用实例，可以推荐用户查看。 最后，生成相关问题时要围绕USART的结构、配置步骤、中断应用以及与相关协议的关系展开，帮助用户深入理解。</think>### STM32 USART框图详解（基于公开资料整理） 根据引用[1][2][3]中的技术要点，结合USART标准框图分析如下： 一、USART核心模块组成 1. **时钟控制模块** - 波特率发生器连接APB总线（USART1在APB2，USART2/3在APB1）[^2] - 计算公式：$$ BR = \frac{f_{PCLK}}{16 \times USARTDIV} $$ - 需通过BRR寄存器配置分频系数 2. **数据收发通道** ```c // 典型数据操作流程 USART_SendData(USART1, data); // 写入TDR寄存器 while(!USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE)); // 等待发送完成 uint8_t recv = USART_ReceiveData(USART1); // 读取RDR寄存器 ``` 3. **控制逻辑单元** - CR1/CR2/CR3寄存器组配置工作模式 - 支持LIN总线同步间隔检测[^1] - 可配置DMA传输使能位 二、中断管理系统 通过引用[3]中NVIC模块实现： 1. 配置USART中断通道（如USART1_IRQn） 2. 设置中断优先级分组 3. 使能接收中断示例： ```c USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn); ``` 三、典型应用连接 ``` +------------+ | STM32 | | | TX ------>| USART_RX | RX <------| USART_TX | | | +------------+ ``` （注：需外接电平转换芯片实现RS232通信）
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