《STM32应用开发实践》课件第8章 STM32串口USAR及其应用.pptx

;;;;;8.2串行通信基础

单片机与外设通信的基本方式

1）并行通信：

原理：数据的各个位同时传输

优点：效率高，速度快

缺点：占用引脚资源多

多用于芯片内部

2）串行通信：

原理：数据一位一位按顺序传输

优点：占用引脚资源少

缺点：效率低，速度慢

多用于芯片间及数字设备之间

串行通信的种类的应用越来越广;8.2串行通信基础

串行通信种类

UART（通用异步收发器）

UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter

USART（通用同步/异步收发器）

UniversalSynchronousAsynchronousReceiverandTransmitter

SPI（串行外设接口）

SerialPeripheralInterface

I2C（IIC，集成电路接口总线）

Inter-IntegratedCircuit

I2S（IIS，集成电路音频总线）

Inter-ICSound

USB（通用串行总线）

UniversalSerialBus

其他……

;8.2串行通信基础

串行通信工作方式

1）单工

数据传输只能在一个方向上实现，即单向传输

2）半双工

允许数据在两个方向上传输，但是不能同时实现，即在某一时刻，只允许一个方向传输

实际上是一种切换方向的单工通信

3）全双工

允许数据同时在两个方向上传输，相当于两个单工通信方式的结合

要求双方都有独立的接收和发送能力

;8.2串行通信基础

异步与同步

异步通信

双方按约定速率（频率）工作，不能保证双方“步调一致”

节省引脚资源，简单易用

易产生时序误差，速度较低

传统串口（UART）、单总线等属于异步通信

同步通信

工作时，通过时钟信号保证双方步调一致（同步）

除了数据线，多了一根时钟线

时序精准，能够实现更高速度

SPI、IIC等属于同步通信;8.2串行通信基础

常见串行通信的工作方式;8.2串行通信基础

STM32F401的串口通信

STM32系列支持两种类型的串口：

UART：通用异步收发器

USART：通用同步/异步收发器

STM32F4xx系列最多可支持8个串口，但STM32F401只实现了3个：

USART1、USART2、USART6

USART引脚

RXD（或RX）：数据输入（接收）

TXD（或TX）：数据输出（发送）

CTS：清除发送

RTS：请求发送

SCLK（或CLK/CK）：同步时钟信号

USART三种工作模式：

;8.2串行通信基础

通用异步收发器

UART引脚连接方法：

只需3个引脚：RXD、TXD、GND

信号线交叉连接

;8.2串行通信基??

通用异步收发器

RS232连接器

PC机串口与外部连接时都是RS232电平，采用DB9针式连接器（俗称DB9公头）

另外，还有一种DB9孔式连接器（俗称DB9母头），也可用于RS232串口

针式接头和孔式连接器可以直接对接，也可以使用直通线连接。而针式与针式、孔式与孔式，则必须使用交叉线连接

建议开发板采用与PC相同的DB9针式接头，使板与板、板与PC连接方法相同，只需配制一根交叉线即可（两头均为孔式）;8.2串行通信基础

通用异步收发器

串口通信过程

;8.2串行通信基础

通用异步收发器

数据格式

要实现通信，收发双方不仅要约定速率，还要约定具体的数据格式，包括：

一个数据多少位——字长

谁打头谁断后——发送顺序

如何表示开始——起始位

如何表示结束——停止位

是否需要核对——校验位;8.2串行通信基础

通用异步收发器

数据帧的概念：从起始位、数据到停止位的整个传输周期称为一“帧”

1帧=起始位+数据位（8或9位）+停止位

USART传输时是以“帧”为单位的

每一位的发送/接收是由串口的内部时钟来控制的;8.2串行通信基础

通用异步收发器

波特率（BaudRate）

波特率指单位时间传送的二进制位数（即1秒钟发送或接收多少位，单位是bit/s或bps），也称“码速”

波特率是串口通信的重要指标，代表了数据传输的速度。接收器和发送器使用相同的波特率

由于历史的原因，形成了一些特定的波特率（bit/s）：

1200、2400、4800

9600、19200、38400、57600

115200、……

随着技术的发展，波特率早已超出上述特定值，越来越高（如STM32F401最高可达10.5Mbit/s），但传统还是要遵守的

波特率由系统时钟分频得到，通过配置相关的寄存器来实现

;8.2串行通信基础

通用异步收发器

UART使用前需要定义的参数

①起始位（默认1位）

②数据位（8位或9位）

③奇偶校验位（第9位）

④停止位（0.5、1、1.5、2位）

⑤波特率

⑥硬件流控制（一般不用）

以上参数只是UART初