STM32的USART1与USART2模块串行数据通讯功能

冬至子 2023-07-24 4965

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描述

STM32的USART1与USART2模块支持多种功能，包括IrDA红外、Smart Card(IC卡)等。本文就其串行数据通讯功能进行讲解。

USART功能图：

触发器

一般情况串口都采用异步方式通讯，因此本文只讲解异步通讯方式(UART)。异步模式下串口采用Tx、Rx两线，其数据模式如图：

触发器

上图为数据长度为8位(包括1位校验)的情形。位数据的意义：

总线空闲 ：空闲时线上为高电平。

起始位 ：一位逻辑0信号帧，代表传输开始。

数据位 ：可以为7位或8位数据。低位开始传输

校验位： 若启用，使得逻辑1的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)。若不启用，该位由一位数据帧替代(多一位数据)。

停止位： 一位或两位逻辑1，标志一个数据字符传输完成。

※一般情况下个人推荐①数据长度为9位(有效数据8位+一位校验)或②数据8位(无校验)；并尽量采用ascii或16进制编码方式。

UART配置结构体LL_USART_InitTypeDef

typedef struct
{
  uint32_t BaudRate;/*
  配置波特率；通过LL_USART_SetBaudRate()函数实现
  @param BaudRate=115200,9600.etc
  */
  uint32_t DataWidth;/*
  配置数据帧数；通过LL_USART_SetDataWidth()函数实现
  @param DataWidth = LL_USART_DATAWIDTH_8B 
                     LL_USART_DATAWIDTH_9B
  */
  uint32_t StopBits;/*
  设置停止位数；通过LL_USART_SetStopBitsLength()实现
  @param StopBits = LL_USART_STOPBITS_0_5  0.5stop bit 
                    LL_USART_STOPBITS_1     1 stop bit 
                    LL_USART_STOPBITS_1_5  1.5stop bits 
                    LL_USART_STOPBITS_2     2stop bits
  */
  uint32_t Parity;/*
  设置校验位；通过LL_USART_SetParity()实现
  @param Parity = LL_USART_PARITY_NONE 
                  LL_USART_PARITY_EVEN  偶校验
                  LL_USART_PARITY_ODD  奇校验
  */
  uint32_t TransferDirection;/*
  设置数据收发模式；通过LL_USART_SetTransferDirection()实现
  @param TransferDirection = LL_USART_DIRECTION_NONE 双向禁用
                             LL_USART_DIRECTION_RX 单接收
                             LL_USART_DIRECTION_TX 单发送
                             LL_USART_DIRECTION_TX_RX 发送&接收
  */ 
  uint32_t HardwareFlowControl; /*
  用于RS232的其他硬件引脚配置(CTS、RTS);通过LL_USART_SetHWFlowCtrl()实现
  @param HardwareFlowControl = LL_USART_HWCONTROL_NONE 无
                               LL_USART_HWCONTROL_RTS RTS
                               LL_USART_HWCONTROL_CTS CTS
                               LL_USART_HWCONTROL_RTS_CTS CTS&RTS
  */
  uint32_t OverSampling;/*
  设置过采样。通过LL_USART_SetOverSampling()实现。※不要更改
  @param OverSampling = LL_USART_OVERSAMPLING_16 
                        LL_USART_OVERSAMPLING_8                
  */
} LL_USART_InitTypeDef;

__STATIC_INLINE void LL_USART_Enable(USART_TypeDef *USARTx);/*
启用USART模块；生成的初始化代码中已调用。
@param USARTx= USART1 
               USART2 .etc
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_Disable(USART_TypeDef *USARTx);/*
关闭USART模块
*/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsEnabled(USART_TypeDef *USARTx);/*
检测USART模块是否已开启。
@retval = 0  !0
*/
※
ErrorStatus LL_USART_Init(USART_TypeDef *USARTx, LL_USART_InitTypeDef *USART_InitStruct);/*
USART初始化函数； @retval = SUCCESS  ERROR
*/

以下函数与状态寄存器有关(相关函数只用于指示状态，可以不使用)：

请在reset时先将使用到的位清零

※但若使能中断，则中断处理完全必须清零状态位方能产生下一次interrupt

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_PE(USART_TypeDef *USARTx);/*
接收使能时，判断是否发生奇偶性校验错误(检测PE位,当错误时置位，通过软件清零)
※当CubeMx设置了奇偶校验时有效
@retval = 1 发生过错误
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_PE(USART_TypeDef *USARTx)；/*
清零PE位。
*/

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_FE(USART_TypeDef *USARTx);/*
判断是否发生帧错误(噪声、断开符)。(检测FE位,当错误时置位，通过软件清零)
@retval = 1 发生过错误
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_FE(USART_TypeDef *USARTx);/*
清零FE位
*/

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_NE(USART_TypeDef *USARTx)；/*
检测噪声错误。(检测NE位,当错误时置位，通过软件清零)
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_NE(USART_TypeDef *USARTx);/*
清零NE位
*/

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_ORE(USART_TypeDef *USARTx);/*
检测过载错误。(读取寄存器中数据尚未被读取时收到新数据)（ORE位）
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_ORE(USART_TypeDef *USARTx);/*
清零ORE位
*/

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_IDLE(USART_TypeDef *USARTx)；/*
检测总线空闲;（IDLE位）
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_IDLE(USART_TypeDef *USARTx);/*
清零IDLE位
*/

以下为使用频繁的状态寄存器相关函数：

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_RXNE(USART_TypeDef *USARTx);/*
读数据非空   ;检测读取数据寄存器RDR状态。
※读取数据寄存器RDR 完全 完成一次数据接收时,该位被置位。@retval =1
※对读取数据寄存器RDR的读取操作可以硬件清零 该位。
不推荐软件清零
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_RXNE(USART_TypeDef *USARTx);/*慎用*/


__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_TC(USART_TypeDef *USARTx);/*
发送完成   ;读TC
当发送完一帧，且发送数据寄存器空时@retval = 1
需要通过软件清零
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_TC(USART_TypeDef *USARTx);

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_TXE(USART_TypeDef *USARTx);/*
发送数据寄存器空     ; 检测发送数据寄存器TDR状态
※当发送数据寄存器TDR数据被送出时，该位被置位。 @retval = 1 
※对发送数据寄存器TDR的写入操作可以硬件清零该位。
不推荐软件清零
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_TXE(USART_TypeDef *USARTx);/*慎用*/

相关寄存器：

触发器

串口中断的使用

关于中断源：

IDLE中断：总线空闲中断

RXNE中断：接收缓冲区非空中断※常用

TC中断：发送完成中断

TXE中断：发送缓冲区空中断

PE中断：校验失败中断※常用
※以上中断发生将同时调用同一中断函数void USARTx_IRQHandler(void)。可在函数内判断具体的中断源。

配置中断使能：

__STATIC_INLINE void LL_USART_EnableIT_IDLE(USART_TypeDef USARTx);/
使能总线空闲中断
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_EnableIT_RXNE(USART_TypeDef USARTx);/
使能RXNE中断
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_EnableIT_TC(USART_TypeDef USARTx);/
使能TC中断
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_EnableIT_TXE(USART_TypeDef USARTx);/
使能TXE中断
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_EnableIT_PE(USART_TypeDef USARTx);/
使能PE中断
*/

**禁用中断 **

函数模板为LL_USART_DisableIT_xxx(USART_TypeDef *USARTx);

中断程序编写

使能串口中断后，中断调用函数为void USART▢_IRQHandler(void)

若启用了多个对应的中断源，则应该在中断函数中

判断中断源,再进行对应操作。

判断原理：

初始化时启用相应中断并软件清零用到的状态位。

当触发相应的事件时，中断源的状态位被置位，其余状态位仍处于初始化后0态。此时跳转执行中断函数void USART▢_IRQHandler(void)
在中断函数中进行用到的状态位的判断，若状态位为1则为中断源
执行完后，将相应状态位清零以使能下一次中断

示例程序：以接收中断为例

在 usart.c中:

void MX_USART1_UART_Init(void)
{
·
·
LL_USART_ClearFlag_RXNE(USART1);//强制清零状态位
LL_USART_EnableIT_RXNE(USART1); //使能RXNE中断
·
}

在it.c中

void USART1_IRQHandler(void)
{
 if (LL_USART_IsActiveFlag_RXNE(USART1))//判断中断源
 {
  LL_USART_TransmitData8(USART1, LL_USART_ReceiveData8(USART1));/*读接收寄存器(8bit)并发送，
  *读操作自动清零状态位*/
  //LL_USART_ClearFlag_RXNE(USART1);//强制清零状态位，不推荐使用
 }
}

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