STM32F103_USART_GPIO配置及相应的IO口设置(翻译)

只看该作者 · 2024-3-31 00:43

将 Rx 配置为:浮空输入模式,Tx 配置为带上拉的第二功模式。并用 GPIO_Init() 函数初始化。如:
/* Configure USART2 Rx PA3 input floating */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
/* Configure USART1 Tx (PA.09) as alternate push-pull */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

只看该作者 · 2024-3-31 00:43

配置 UART
当在 conf 文件种配置正确的外晶振后,在 USART_InitTypeDef 定义的结构体种直接写入 UART 的波特率、
通讯长顿、模式、硬件通讯控制,收发模式。再用 USART_Init()进行初始化。如:

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
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;
/* Configure USART1 */
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

只看该作者 · 2024-3-31 00:44

而后使能收发中断。如:
/* Enable USART1 Receive and Transmit interrupts */USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, ENABLE);
// USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);

只看该作者 · 2024-3-31 00:44

注意:一般不将 TXE 中断使能。因为一旦将此中断使能,如果 UART 发送缓冲区空,则会立即进入 UART 中
断中,因此可在程序中需要发送数据处,使能 TXE 中断。在 UART 中断种用 USART_SendData()来发送数
据。
完成中断使能后,还需要使能 UART 口:
如:
/* Enable the USART1 */
USART_Cmd(USART1, ENABLE);
/* Enable the USART2 */
USART_Cmd(USART2, ENABLE);

只看该作者 · 2024-3-31 00:44

中断程序(stm32f10x_it.c)可以如下完成发送:注意所有的的串口中断需要在中断服务程序中判断中断
源以分别处理。
void USART1_IRQHandler(void)
{
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
/* Read one byte from the receive data register */
RxBuffer1[RxCounter1++] = USART_ReceiveData(USART1);
if(RxCounter1 == NbrOfDataToRead1)
{
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, DISABLE);//发送完成后,将 RXNE 禁止。
}
}
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TXE) != RESET)
{
USART_SendData(USART1, TxBuffer1[TxCounter1++]);
if(TxCounter1 == NbrOfDataToTransfer1)
{
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);
}
}
}

只看该作者 · 2024-3-31 00:44

void USART1_IRQHandler(void)
{
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
/* Read one byte from the receive data register */
RxBuffer1[RxCounter1++] = USART_ReceiveData(USART1);
if(RxCounter1 == NbrOfDataToRead1)
{
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, DISABLE);//发送完成后,将 RXNE 禁止。
}
}
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TXE) != RESET)
{
USART_SendData(USART1, TxBuffer1[TxCounter1++]);
if(TxCounter1 == NbrOfDataToTransfer1)
{
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);
}
}
}

只看该作者 · 2024-3-31 00:44

STM32 UART 整理说明该接口通过 3 个引脚连接到另外的外部设备上。
任何 USART 双向通信都至少需要两个引脚:接收数据输入 RX 和发送数据输出 TX当发送器禁能时输出引脚恢复到 I/O 端口配置。当发送器使能时且无数据发送,TX 引脚为高电平。
字长可以通过设置 USART_CR1 寄存器中的 M 位来选择是 8 位还是 9 位
TX 引脚在起始位期间为低,停止位期间为高空闲符被认为是一个全“1”的帧,其后紧跟着包含数据的下一个帧的起始位(“1”的数目包含了停止位的数目)
间隙符被认为是一个帧周期都接收到“0”。在间隙帧之后,发送器插入 1 个或者 2 个的停止位(逻辑“1”)来应答起始位发送器发送器可以发送 8 或者 9 位的数据字,这取决于 M 位的状态。相关时钟脉冲在 SCLK 引脚输出

只看该作者 · 2024-3-31 00:44

1、字符发送
USART 发送期间,TX 引脚先出现最低有效位。这种模式下,USART_DR 寄存器包含了一个内部总线和发送移位寄存器之间的缓冲区 TDR。每个字符之前都有一位逻辑低电平的起始位,以可设置数目的停止位结束。TE 位使能之后将发送一个空闲帧
2、可配置的停止位
1 个停止位:这是陌生人的停止位数目
2 个停止位:常规 USART,单线和调制解调器模式下支持
0.5 个停止位:当处于智能卡模式下接收数据时使用
1.5 个停止位:当处于智能卡模式下发送数据时使用空闲帧的发送包含了停止位。
间隙帧是 10(11)个低位之后跟着配置的停止位
配置流程:通过把 USART_CR1 寄存器中的 UE 位写 1 来使能 USART->配置 USART_CR1 寄存器中的 M 位来定义字长->配置 USART_CR2 寄存器中的停止位数目->若采用多缓冲通信选择 USART_CR3 寄存器中的 DMA 使能位
(DMAT),按照多缓冲通信中解释的配置 DMA 寄存器->设置 USART_CR1 寄存器中的 TE 位来发送一个空闲帧来作为第一次发送->通过 USART_BRR 寄存器选择期望的波特率->往 USART_DR 寄存器中写入要发送的数据,这也将清除 TXE 位。

只看该作者 · 2024-3-31 00:45

单字节通信
清除 TXE 位一般都是通过往数据寄存器中写入数据完成的
TXE 是由硬件设置的,它表明:数据已经从 TDR 中转移到移位寄存器了,数据发送已经开始;TDR 寄存器是空的;下一个数据可以写入 USART_DR 寄存器,而不会覆盖前面的数据,当发送在进行时,一个对 USART_DR 寄存器的写命令将数据保存到 TDR 寄存器中,并且当前传输完成之后,TDR 寄存器中的数据将被复制到移位寄存器中。当没有进行发送时,往 USART_DR 寄存器中写入一个数据,数据将直接被放入移位寄存器,发送开始,TXE位将被立即置 1

当一个帧发送完成时(结束位之后),TC 位被置 1清除 TC 位是通过下面的软件操作完成的:(1)读一次 USART_SR 寄存器(2)写一次 USART_DR 寄存器(TC 位也可以通过对它写 0 清除,这个清除序列只建议在多缓存通信中使用)

只看该作者 · 2024-3-31 00:45

间隙字符设置 SBK 位将发送一个间隙字符。若 SBK 位被置 1,在完成当前的发送之后将在 TX 线路上发送一个间隙字符。这一位在间隙字符发送完成时由硬件复位。USART 在最后一个间隙帧的末端插入一个逻辑 1,从而保证下一个帧的起始位能被识别软件在间隙符发送之前复位 SBK,间隙符将不会被发送

只看该作者 · 2024-3-31 00:45

空闲符
设置 TE 位将驱动 USART 在第一个数据帧之前发送一个空闲帧
接收器接收器可以接收 8 位或 9 位的数据字,这取决于 USART_CR1 寄存器中的 M 位

1、字符接收
在一次 USART 接收期间,RX 引脚最先接收到最低有效位。这种模式下,USART_DR 寄存器由一个内部总线和接收移位寄存器之间的缓冲区(RDR)构成
配置流程:通过把 USART_CR1 寄存器中的 UE 位写 1 来使能 USART->配置 USART_CR1 寄存器中的 M 位来定义字长->配置 USART_CR2 寄存器中的停止位数目->若发生多缓冲通信,选择 USART_CR3 寄存器中的 DMA 使能位(DMAT)->通过波特率寄存器 USART_BRR 来选择期望的波特率->置位 USART_CR1 寄存器中的 RE,这将使能接收器开始寻找起始位。当接收到一个字符时:RXNE 位被置 1,表明移位寄存器的内容被转移到 RDR
如果 RXNEIE 位被置 1,将产生一个中断接收期间若发现帧错误,噪音或者溢出错误错误标志将会被置 1多缓冲接收中,RXNE 在每接收到一个字节都会被置 1 并通过 DMA 读取数据寄存器来清除在单缓冲模式,清除 RXNE 位是由软件读取 USART_DR 寄存器万层。RXNE 标志也可以通过对它写 0 清除。RXNE位必须在下一个字符接收完成前被清除,否则将产生溢出错误

只看该作者 · 2024-3-31 00:45

间隙符:
当接收到间隙符时,USART 把它当做帧错误处理
3、空闲符:
当接收到空闲帧时,将和接收到数据一样处理,此外如果 IDLEIE 位被置 1 的话将产生一个中断
4、溢出错误
当接收到一个字符,而 RXNE 位还没有被复位,这时候将出现错误。在 RXNE 位被清除之前数据不能从移位寄存器转移到 RDR 寄存器出现溢出错误时,ORE 位被置 1,通过在读 USART_SR 寄存器之后读 USART_DR 寄存器,ORE 位被复位ORE 位被置 1 时,表明至少 1 个数据已经丢失:若 RXNE=1,上一个有效数据存放在接收寄存器 RDR,并且可读;RXNE=0,上一个有效数据已被读出,RDR 中无可读数据
5、噪音错误
在帧内发现噪音:NE 在 RXNE 位的上升沿被置 1无效的数据从移位寄存器转移到 USART_DR 寄存器若为单字节通信,将不产生中断;多缓冲通信下,若USART_CR3 寄存器中的 EIE 位准备置 1,将导致一个中断NE 位通过依次读取 USART_SR 寄存器和 USART_DR 寄存器复位

只看该作者 · 2024-3-31 00:45

帧错误
由于没有同步上或大量噪音的原因,停止位没有在与其的时间上接和收识出来当发现帧错误时:FE 位被硬件置 1;无效的数据从移位寄存器转移到USART_DR 寄存器;若为单字节通信,将不会产生中断,但这一位将和自身产生中断的 RXNE 位一起上升,多缓冲通信中,若 USART_CR3 寄存器中的 EIE 位被置 1,将导致一个中断NE 位通过一次读取 USART_SR 寄存器和 USART_DR 寄存器复位

只看该作者 · 2024-3-31 00:45

接收期间配置停止位
要接收的停止位的数目可以通过控制寄存器 2 中的控制为配置。普通模式下可以是 1 位或者 2 位。智能卡模式下可能是 0.5 位或 1.5 位分数波特率的产生接收器和发送器(RX 和 TX)都是设置城 USARTDIV 整数和小数寄存器中配置的值。TX/RX 波特率=Fck/(16*USARTDIV)

只看该作者 · 2024-3-31 00:45

例子:从 BRR 寄存器的值计算得到 USARTDIV

如果 DIV_Mantissa=27D,DIV_Fraction=12D(BRR=1BCH),那么
Mantissa(USARTDIV)=27D
Fraciton(USARTDIV)=12/16=0.75D
因此,USARTDIV=27.75D
在写入 USART_BRR 后,波特率计数器会被波特率寄存器中的新值更新,因此在处理期间不应改变波特率寄
存器的值
只有 USART1 是由 PCK2(最大位 72MHZ)提供时钟,其他的都由 PCLK1 提供时钟(最大为 36MHZ)

只看该作者 · 2024-3-31 00:46

多处理器通信
利用 USART 可以进行多处理器通信(只需把多个 USART 连接城一个网络)。
未编址设备可以通过静默功能的方式置为静默模式。静默模式下:所有接收状态位都不会被设置所有的接收中断都被禁止USART_CR1 寄存器中的 RWU 位被置 1,RWU 可以硬件自动控制或者在某些条件下有软件写USART 可以通过两种方式进入和退出静默模式:
如果 WAKE 位被复位,采用空闲线路检测模式
如果 WAKE 位被置位,采用地址标记检测模式

只看该作者 · 2024-3-31 00:46

空闲线路检测模式(WAKE=0)
当 RWU 位被写 1 时,USART 进入静默模式
当发现空闲帧时,USART 退出静默模式,RWU 位也将被硬件清除,但是 USART_SR 寄存器中的 IDLE 位不会被
置 1.RWU 也可以被软件清 0
2、地址标记检测(WAKE=1)
此模式下,MSB 为 1 的字节被认为是地址,否则被认为是数据。
当接收到一个和预先设置在 USART_CR2 寄存器中 ADD 位中的地址不匹配的地址字符,USART 进入静默模式。
当接收到一个和设置的地址匹配的地址字符,USART 退出静默模式。RWU 被清除,后面的字节也将正常接收,
RXNE 位会因为接收到地址字符被置 1.
当接收端缓冲区没有数据时(USART_SR 寄存器中的 RXNE=0),RWU 位可以被写 0 或者 1,否则写操作会被忽
略。
在选择静默模式之前(设置 RWU 位)。USART 必须先接收一个数据字节,否则它不能运行在通过空闲线路检
测唤醒的静默模式。
在地址标志检测唤醒配置中(WAKE=1),RWU 位在 RXNE 位被置 1 时不能通过软件修改奇偶控制
可以通过设置 USART_CR1 寄存器中的 PCE 位来使能奇偶控制。
发送模式:若 USART_CR1 的 PCE 位被置位,写进数据寄存器的数据 MSB 位被校验位替换后发送出去。
LIN 模式
此模式通过 USART_CR2 寄存器的 LINEN 位选择。LIN 模式下,CLKEN 位,STOP[1:0]位,SCEN,HDSEL,IREN
必须保持清除状态

只看该作者 · 2024-3-31 00:46

LIN 发送
与正常 USART 发送存在如下区别:清除 M 位来设置 8 位字长度;设置 LINEN 位进入 LIN 模式,此情况下,
设置 SBK 位来发送 13 个“0”作为间隙符,然后发送一个“1”来开启其实检测
2、LIN 接收
当 LIN 模式被使能时,间隙检测电路被激活。检测和正常 USART 接收器完全独立。间隙不管是在空闲时或
者接收帧期间发生都能被检测到
检测起始位的方法和寻找间隙符或者数据是一样的。发现起始位后,电路采样下面的位。若 10(LBDL=0)或
者 11 位(LBDL=1)连续的位都是 0,且金钩一个分隔符,USART_SR 寄存器的 LBD 标志被置 1
如果第 10 或者 11 次采样之前采样到 1,间隙检测电路取消当前的检测而重新查找一个起始位
LIN 模式被使能,一旦发生了帧错误,接收器不会停止直到间隙字没有完成时接收到一个“1”或检测到间
隙后接收到一个分隔符
USART 同步模式
同步模式是通过往 USART_CR2 寄存器中的 CLKEN 位写 1 来选择。此模式下,下面这些位必须保持清除状态:
LINEN,SCEN,HDSEL,IREN
USART 允许用户在主模式下控制双向同步串行通信。SCLK 引脚是 USART 发送者时钟的输出。起始位和停止
位期间不会往 SCLK 发送时钟脉冲。
在空闲,实际数据到来前和发送间隙期间,外部时钟不会被激活
SCLK 和 TX 同步,TX 上的数据也是同步的。USART 接收器和异步模式采用不同的工作方式。若 RE=1,数据
在 SCLK 上采样而没有任何过采样
SCLK 引脚和 TX 引脚一起工作,故只有在发送使能时且数据在发送时才会提供时钟,这就意味着不可能在
不发送数据时接收到同步数据
LBCL,CPOL,CPHA 必须在发送器和接收器都禁能时选择,这些为在发送器或者接收器使能时不能改变
建议在同一条指令中设置 TE 和 RE 位以保证接收器的建立时间和保持时间最小
单线半双工模式
此模式通过设置 USART_CR3 寄存器中的 HDSEL 位来选择。此模式下必须保持下面这些位的清除状态:
LINEN,CLKEN,SCEN,HDSEL,IREN
一旦 HDSEL 被写 1:RX 不再被使用;无数据传输时,TX 总是被释放的。因此,它在空闲状态或接收状态时
表现为一个标准 I/O 口,该 I/O 口在不被 USART 驱动时,必须配置成悬空呼入或开漏的输出高。
特别的是,发送***都不会被硬件阻止,一旦 TE 位被置 1 并且数据写入数据寄存器,发送就会连续发生智能卡
智能卡模式是通过设置 USART_CR3 寄存器中的 SCEN 位来选择。此模式下,下面这些为必须保持清除状态:
LINEN,HDSEL,IREN
CLKEN 位可能被设置,从而为智能卡提供时钟
智能卡接口设计是支持 ISO7816-3 标准中定义的一部协议的智能卡。USART 应做如下配置:8 位数据家奇偶
校验,USART_CR1 寄存器中的 M=1,PCE=1,并且满足如下条件之一:
接收时 0.5 停止位:USART_CR2 中的 STOP=01
发送时 1.5 停止位,USART_CR2 中的 STOP=11
当与智能卡相连时,USART 的 TX 输出驱动一个智能卡也驱动的双向线(SW_RX 和 TX 必须连接到相同的 I/O)。
在发送起始位和数据字节时,TX_EN 被置有效,而在停止位被置无效。这样接收器只能在出现奇偶错误时
才能驱动这条线路。若没有使用 TX_EN,在停止位期间 TX 被拉高,这样只要 TX 被配置成开漏,接受者也可
以驱动这条线路
智能卡是一个单线半双工通信协议
通过发送移位寄存器的数据发送至少延迟 1/2 的波特时钟
如果在接收 1/2 停止位帧时检测到奇偶错误,发送线路在完成接收帧时拉低并保持一个波特时钟
置 TC 标记有效可以通过设置保护时间寄存器延迟
TC 标志的撤销不会受智能卡模式影响
如果发送器检测到帧错误,NACK 不会被发送器的接收模块当做起始位
在接收器端,若检测到奇偶错误并且发送了 NACK,接收器不会把 NACK 当做起始位
智能卡模式下,间隙符是没有意义的,带帧错误的 00H 数据被看做是数据而不是间隙符
当来回切换 TE 位时,不会发送空闲帧。ISO 协议没有定义空闲帧
USART 能够通过 SCLK 输出位智能卡提供时钟。在智能卡模式下,SCLK 和通信无关,而是先通过一个 5 位预
分频器简单地用内部的外设输入时钟来驱动智能卡的时钟。
IrDA SIR ENDEC 模块
IrDA 模式是通过设置 USART_CR3 寄存器中的 IREN 位来选择的。此模式下,下面这些位必须保持清除状态:
LINE,STOP,CLKEN,SCEN,HDSEL
SIR 发送编码器对从 USART 输出的 NRZ 比特流进行调制。正常模式下,发送的脉宽定义在 3/16 位周期
SIR 接收解码器借条来自红外检测器归零位流,且向 USART 输出 NRZ 串行比特流。在空闲状态里,解码器
的输入就通常是高。发送器输出和解码器输入有相反的极性。
IrDA 是一个半双工通信协议,如果发送器忙,IrDA 解码器将忽略所有 IRDA 接收线路上的数据。如果接收
器忙,TX 上从 USART 到 IrDA 的数据不会被 IrDA 编码。在接收数据时,应避免发送数据,否则要发送的数
据可能被破坏
“0”是作为高脉冲发送,而“1”是作为“0”发送
SIR 解码器把 IrDA 兼容的接收信号转变成 USART 的比特流
SIR 接收逻辑把高状态逻辑“1”,而低脉冲看做逻辑“0”
发送编码器输出和解码器输入有相反的极性。空闲时 SIR 的输出是低电平
IrDA 规范要求可接受的脉冲大于 1.41 微秒,可接受的脉冲宽度是可设置的。
接收器可以和低功耗发送器通信
在 IrDA 模式下,USART_CR2 寄存器中的 STOP 位必须设置城 1 停止位
IrDA 低功耗模式叙述如下:
发送器:脉宽 3 倍于低功耗波特率。低功耗模式下可设置预分频值对系统时钟分频接收器:与正常模式下接收类似。USART 应忽略宽度小于 1PSC 的脉冲
使用 DMA 的连续通信
USART 可以利用 DMA 进行连续通信。RX 和 TX 缓冲器可以独立产生 DMA 请求
1、使用 DMA 发送
DMA 模式发送可以通过设置 USART_CR3 寄存器中的 DMAT 位使能。只要 TXE 位被置 1,数据就可以通过 DMA
外设从配置好的 SARM 区域导入到 USART_DR 寄存器。使用下面的流程映射一个用于发送的 DMA 通道
把 USART_DR 寄存器的地址写到 DMA 控制寄存器,配置成传输的目标地址,每次 TXE 事件发生时,数据将从
存储器转移到这个地址
把存储器的地址写到 DMA 控制寄存器,配置成传输的源地址,每次 TXE 时间发生时,数据将从这个存储器
区域转移到 USART_DR 寄存器
把要发送的字节总数写入 DMA 控制寄存器
在 DMA 寄存器中设置通道的优先级
根据应用需要,设置半/全传输的 DMA 中断
利用 DMA 寄存器激活通道
当传输的数目达到 DMA 控制寄存器中设置的值时,DMA 控制寄存器在 DMA 通道中断向量上产生一个中断。
若要使用 DMA 来发送,不要使能 TXEIE

只看该作者 · 2024-3-31 00:46

使用 DMA 接收
DMA 模式接收可以通过设置 USART_CR3 寄存器中的 DMAR 位使。只要接收到一个数据字节,数据就可以通过
DMA 外设从 USART_DR 寄存器导入到配置好的 SARM 区域。使用下面的流程映射一个用于 USART 接收的 DMA
通道
把 USART_DR 寄存器的地址写到 DMA 控制寄存器,配置成传输的目标地址,每次 RXNE 事件发生时,数据将
从这个地址转移到存储器
把存储器的地址写到 DMA 控制寄存器,配置成传输的目标地址,每次 RXNE 事件发生时,数据将从 USART_DR
寄存器转移到这个存储器区域
把要发送的字节总数写入 DMA 控制寄存器
在 DMA 寄存器中设置通道的优先级
根据应用需要,设置半/全传输的 DMA 中断
当传输的数目达到 DMA 控制寄存器中设置的值时,DMA 控制寄存器在 DMA 通道中断向量上产生一个中断。
若使用 DMA 来接收,不要使能 RXNEIE 位

只看该作者 · 2024-3-31 00:47

多缓冲通信中的错误标志和中断产生
在多缓冲通信情况下,传输过程中发生任何错误,错误标志都将在当前字节之后置有效。在单字节接收中,
和 RXNE 一起置有效的帧错误,溢出错误和噪音错误,它们有独立的错误标志中断使能位,若被使能,初相
任何一个错误,都会在当前字节传输之后产生中断
硬件流控制
可以通过 nCTS 输入和 nRTS 输出来控制两个设备之间的串行数据流
RTS 和 CTS 流控制可以分别通过 USART_CR3 寄存器中的 RTSE 和 CTSE 位来使能
1、RTS 流控制
若 RTS 流控制被使能,那么只要 USART 接收器准备好了接收新数据,nRTS 有效。当接收寄存器为空时,nTRS
无效,表明希望在发送当前帧结束后停止传输
2、CTS 流控制若 CTS 流控制被使能,那么发送器在发送下一个帧之前检查 nCTS 输入。若 nCTS 有效,那么下一个数据将
被发送,否则发送不会发生。若 nCTS 在发送期间变为无效,当前的传输完成之后停止发送
当 CTSE=1 时,一旦 nCTS 输入翻转,CTSIF 状态位自动被硬件置位,这表明接收器是否准备好了通信。若
USART_CR3 寄存器中的 CTSIE 位被置 1,将产生一个中断。