本文参照正点原子STM32F1xx官方资料:《STM32中文参考手册V10》-第25章通用同步异步收发器(USART) 及
【STM32】串口通信基本原理(超基础、详细版)
单片机入门学习十 STM32单片机学习七 串口通讯 - 风水月的专栏](https://blog.csdn.net/fengshuiyue/article/details/79095389)
1、串口通信背景知识
1.1、 设备之间的通信方式
并行通信 | 串行通信 | |
---|---|---|
传输原理 | 数据各个位同时传输 | 数据按位顺序传输 |
优点 | 速度快 | 占用引脚资源少 |
缺点 | 占用引脚资源多 | 速度相对较慢 |
1.2、 串行通信分类
1.2.1、按照通信方式,分为:
同步通信:带时钟同步信号传输。比如:SPI,I²C通信接口
异步通信:不带时钟同步信号。比如:UART(通用异步收发器),单总线
1.2.2、按照数据传送方向,分为:
单工:数据传输只支持数据在一个方向上传输;
半双工:允许数据在两个方向上传输。但是,在某一时刻,只允许数据在一个方向上传输,它实际上是一种切换方向的单工通信;它不需要独立的接收端和发送端,两者可以合并一起使用一个端口。
全双工:允许数据同时在两个方向上传输。因此,全双工通信是两个单工通信方式的结合,需要独立的接收端和发送端。
1.3、常见的串行通信接口
2、STM32的串口通信基础
2.1、STM32的串口通信接口有两种,分别是:
UART(通用异步收发器)、
USART(通用同步异步收发器)、
对于大容量STM32F10x系列芯片,分别有3个USART和2个UART。
2.2、UART引脚连接方法
① 单片机连接单片机
RXD:数据输入引脚,数据接受
TXD:数据发送引脚,数据发送
对于两个芯片之间的连接,两个芯片GND共地,同时TXD和RXD交叉连接。这里的交叉连接的意思就是,芯片1的RxD连接芯片2的TXD,芯片2的RXD连接芯片1的TXD。这样,两个芯片之间就可以进行TTL电平通信了
② 单片机连接PC
若是芯片与PC机(或上位机)相连,除了共地之外,就不能这样直接交叉连接了。尽管PC机和芯片都有TXD和RXD引脚,但是通常PC机(或上位机)通常使用的都是RS232接口,因此不能直接交叉连接。RS232接口是9针(或引脚),通常是TxD和RxD经过电平转换得到的。而单片机采用的是 TTL电平,所以需要 连接一个RS232转换器 将TTL电平转换成 PC可以识别的RS232电平,再交叉连接。
经过电平转换后,芯片串口和rs232的电平标准是不一样的:
单片机的电平标准(TTL电平):+5V表示1,0V表示0;
Rs232的电平标准:+15/+13 V表示1,-15/-13表示0。
RS-232通讯协议标准串口的设备间通讯结构图如下:
所以单片机串口与PC串口通信就应该遵循下面的连接方式:
在单片机串口与上位机给出的rs232口之间,通过电平转换电路(如下面图中的Max232芯片) 实现TTL电平与RS232电平之间的转换。
2.3、UART异步通信特点
- 全双工异步通信;
- 分数波特率发生器系统,提供精确的波特率。发送和接受共用的可编程波特率,最高可达4.5Mbits/s;
- 可编程的数据字长度(8位或者9位);
- 可配置的停止位(支持1或者2位停止位);
- 可配置的使用DMA多缓冲器通信;
- 单独的发送器和接收器使能位;
- 检测标志:① 接受缓冲器 ②发送缓冲器空 ③传输结束标志;
- 多个带标志的中断源,触发中断;
- 其他:校验控制,四个错误检测标志。
2.4、STM32串口异步通信需要定义的参数
STM32异步通信参数:
①起始位
②数据位(8位或者9位)
③奇偶校验位(第9位)
④停止位(1,15,2位)
⑤波特率设置
(奇偶校验位分为奇校验和偶校验两种,是一种简单的数据误码校验方法。奇校验是指每帧数据中,包括数据位和奇偶校验位的全部9个位中1的个数必须为奇数;偶校验是指每帧数据中,包括数据位和奇偶校验位的全部9个位中1的个数必须为偶数。
校验方法除了奇校验(odd)、偶校验(even)之外,还可以有:0 校验(space)、1 校验(mark)以及无校验(noparity)。 0/1校验:不管有效数据中的内容是什么,校验位总为0或者1)
UART串口通信的数据包以帧为单位,常用的帧结构为:1位起始位+8位数据位+1位奇偶校验位(可选)+1位停止位。如下图所示