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一、通信特点
异步、串行、全双工 一般描述某种通信的特点为: 同步/异步 , 串行/并行 , 半双工/全双工 同步:要求一个芯片控制另一芯片的时序,一般,两者之间至少采用一个总线连接以控制时钟(“时钟线”), 其中主机主动控制时钟线(通过时钟线输出),从机被动接受时钟线(通过时钟线输入)。 异步:双方不会通过总线连接时钟,异步通信要求双方使用独立的时钟生成装置(波特率发生器),生成相 同的通信速度。 串行:在每个数据方向上仅有一根数据线。每次仅传输一位数据。 并行:在每个数据方向上有多根数据线。每次可以传输数据的多个位(一般是8/16位) 半双工:数据线仅有一组,同一时刻,只有一方控制数据线的发送,另一方接收数据(即双方不能同时发送 数据) 全双工:数据线有两组或以上,同一时刻,通信双方都可以给对方发送数据。 一种通信的特点与它的总线构成是相关的。 二、通信应用 部分无线通信模块具有UART通信接口,比如蓝牙模块、NBIOT模块、WIFI模块、GSM模块、GPS模块 是一种容易实现的MCU和电脑间的通信方式,用于辅助调试代码 (MCU传送变量、寄存器的值给电脑) 用于电脑控制MCU(电脑传送 指令数据 给MCU),通过上位机控制下位机 三、接线示意图 TX:发送引脚 RX:接收引脚 三、UART通信协议 一帧数据的构成:起始位+ 数据位 + 校验位 + 停止位 起始位:1位,逻辑’0’ 数据位:5~8位,可以在MCU中设置 校验位:0~1位, 无校验/奇校验/偶校验 奇校验:在数据位中有奇数个逻辑‘1’时,该位为0;否则为1 偶校验:在数据位中有偶数个逻辑‘1’时,该位为0;否则为1 停止位:0.5~2位,(传输每个都会占用固定时长),逻辑‘1’ 数据传输顺序:先传送数据的低位 通信速度(波特率baud):在单片机应用,常用通信速度有2400、4800、9600、19200、115200 bit/s 四、STM32F4 串口使用 1、资源分布 查看芯片的数据手册 一共有6个,分别是USART1和USART6挂载在APB2总线(84MHz) USART2、USART3、UART4、UART5挂载在APB1总线(42MHz) USART:表示通用同步异步收发器(由于其同步功能应用较少,一般不使用其同步功能) UART :表示通用异步收发器 2、特性 查看芯片的参考手册 第26章 USART 主要特性: 同步异步、串行、全双工 过采样倍数可以设置(16倍/8倍) 可以编程设置该接口的通信速度 数据字长度可编程(8 位或 9 位) (这里的数据字包含 数据位 + 校验位) 发送器和接收器具有单独使能位 传输检测标志:(通过查看这些标志,可以确定发生过的事件;若发生了这些事件,则该外设的状态寄存器SR的特定位会被置位) — 接收缓冲区已满 — 发送缓冲区为空 — 传输结束标志 四个错误检测标志:(SR上有相应的位) — 溢出错误 — 噪声检测 — 帧错误 — 奇偶校验错误 十个具有标志位的中断源(指该外设有最多10种可以触发中断的事件) 3、UART框图 结合框图和USARTx-》CR1寄存器可以确定,对USARTx外设常见配置有: 数据帧格式设置(起始位、数据位、校验位、停止位) 通信速度设置 发送器和接收器使能 使能USARTx 框图中可以看出发送寄存器和接收寄存器共同构成DR(数据寄存器),CPU通过对USARTx-》DR进行写/读操作可以分别实现发送/接收 数据。 由于串行通信传输一个字节数据需要一定的时间,在上一帧数据传输完成前,不可以立刻传送下一帧数据(强行传输会导致数据丢失)。所以在传输数据时,需要查询发送器/接收器状态,确认是否发生了 一帧数据传送完成 或 准备好接收一帧数据 的事件。 4、使用方法 当相应的GPIO引脚被复用为USRATx的Tx和Rx后,将由此USARTx外设控制这两个GPIO引脚,实现串口通信中的发送和接收(即这两个GPIO引脚将不再受到GPIOx-》ODR等寄存器的影响了),开发板相关原理图如下。 5、相关库函数 附:引脚复用库函数 void GPIO_PinAFConfig (GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource, uint8_t GPIO_AF) 改变指定引脚的映射功能(复用功能)【该操作需要在将GPIO引脚配置为复用模式后使用】 比如,将PA9复用为USART1_Tx (所有引脚的详细复用功能参考芯片数据手册 第3.7表格—复用功能映射) GPIO_PinAFConfig (GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART1); UART库函数 1、void USART_Init (USART_TypeDef *USARTx, USART_InitTypeDef *USART_InitStruct) 基于参数USART_InitStruct 初始化USARTx外设 2、void USART_Cmd (USART_TypeDef *USARTx, FunctionalState NewState) USARTx外设使能 3、void USART_SendData (USART_TypeDef *USARTx, uint16_t Data) 通过串口发送数据(一个字节) 4、uint16_t USART_ReceiveData (USART_TypeDef *USARTx) 通过串口接收数据(一个字节) 5、void USART_ClearFlag (USART_TypeDef *USARTx, uint16_t USART_FLAG) 清除USARTx的挂起标志 6、FlagStatus USART_GetFlagStatus (USART_TypeDef *USARTx, uint16_t USART_FLAG) 查询USARTx的指定事件是否发生 6、函数实例 (1)初始化 USART1_init(); 激活GPIOx时钟 将使用到引脚配置复用模式 将这些引脚映射到USARTx(此后,PA9和PA10作为USART1的发送和接收引脚) 激活USARTx时钟 USARTx库函数初始化 USART_Init () 使能USARTx USART_Cmd () |
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