《STM32應(yīng)用開發(fā)實(shí)踐》課件第8章 STM32串口USAR及其應(yīng)用

目錄ContentsIIIIIIIVSTM32端口重映射·串口通信基礎(chǔ)USART功能描述USART應(yīng)用實(shí)例第8章

STM32串口USART及應(yīng)用目錄Contents知識(shí)點(diǎn)1）STM32端口到USART重映射；2）串口通信基礎(chǔ)及USART功能描述；3）USART應(yīng)用實(shí)踐。能力點(diǎn)了解STM32端口到USART重映射掌握USART功能、寄存器設(shè)置、波特率計(jì)算掌握ASRT應(yīng)用要點(diǎn)和編程課程學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)和能力點(diǎn)第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.1STM32端口重映射第8章STM32串口USART及應(yīng)用

GPIO端口重映射STM32處理器上有很多的I/O口和片上外設(shè)，為了節(jié)省引腳，這些片上外設(shè)和I/O口共用引腳，統(tǒng)稱為I/O引腳復(fù)用。很多復(fù)用還可以通過端口重映射，從不同的引腳引出，即處理器I/O引腳通過一個(gè)復(fù)用器連接到板載外設(shè)/模塊，該復(fù)用器一次僅允許一個(gè)外設(shè)的復(fù)用功能(AF)連接到I/O引腳，以確保共用同一個(gè)I/O引腳的外設(shè)之間不會(huì)發(fā)生沖突。

復(fù)用功能即“端口重映射”——將GPIO端口通過軟件配置，變成復(fù)用功能：最多有16個(gè)復(fù)用功能（AF0—AF15）其中AF0即“系統(tǒng)復(fù)用功能”（復(fù)位后的默認(rèn)功能）各種外圍設(shè)備分別映射到AF1—AF14每個(gè)I/O都可以作為“事件輸出”（EVENTOUT），映射到AF15。但PA15、PA14、PA13和PB4、PB3例外每個(gè)I/O都可以作為外中斷輸入，只需配置成輸入（或復(fù)位默認(rèn)狀態(tài)）即可。8.1STM32端口重映射第8章STM32串口USART及應(yīng)用

GPIO端口重映射通過兩個(gè)復(fù)用功能寄存器（GPIOx_AFRL、GPIOx_AFRH）實(shí)現(xiàn)復(fù)用功能的映射圖8.1STM32F407引腳復(fù)用8.1STM32端口重映射第8章STM32串口USART及應(yīng)用

GPIO端口重映射STM32處理器的引腳復(fù)用圖，如上圖8.1所示。其中每個(gè)I/O引腳都有一個(gè)復(fù)用器，該復(fù)用器采用16路復(fù)用功能輸入（AF0到AF15），可通過GPIOx_AFRL（針對(duì)引腳0到7）和GPIOx_AFRH（針對(duì)引腳8到15）寄存器對(duì)這些輸入進(jìn)行配置：完成復(fù)位后，所有I/O都會(huì)連接到系統(tǒng)的復(fù)用功能0(AF0)。外設(shè)的復(fù)用功能映射到AF1至AF13。Cortex-M4EVENTOUT映射到AF15。以USART1為例，圖8.2中使用的引腳為PA9、PA10即可以作為通用IO使用，又可以作為串口1（USART1）的發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD）和接收數(shù)據(jù)（RXD）引腳。圖8.2串口1原理圖8.2串行通信基礎(chǔ)單片機(jī)與外設(shè)通信的基本方式1）并行通信：原理：數(shù)據(jù)的各個(gè)位同時(shí)傳輸優(yōu)點(diǎn)：效率高，速度快缺點(diǎn)：占用引腳資源多多用于芯片內(nèi)部2）串行通信：原理：數(shù)據(jù)一位一位按順序傳輸優(yōu)點(diǎn)：占用引腳資源少缺點(diǎn)：效率低，速度慢多用于芯片間及數(shù)字設(shè)備之間串行通信的種類的應(yīng)用越來越廣單片機(jī)外部設(shè)備D0D1D2D15…單片機(jī)外部設(shè)備TxRx

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.2串行通信基礎(chǔ)串行通信種類UART（通用異步收發(fā)器）UniversalAsynchronousReceiverandTransmitterUSART（通用同步/異步收發(fā)器）UniversalSynchronousAsynchronousReceiverandTransmitterSPI（串行外設(shè)接口）SerialPeripheralInterfaceI2C（IIC，集成電路接口總線）Inter-IntegratedCircuitI2S（IIS，集成電路音頻總線）Inter-ICSoundUSB（通用串行總線）UniversalSerialBus其他……傳統(tǒng)串口現(xiàn)代串口8.2串行通信基礎(chǔ)串行通信工作方式1）單工數(shù)據(jù)傳輸只能在一個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)，即單向傳輸2）半雙工允許數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向上傳輸，但是不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)，即在某一時(shí)刻，只允許一個(gè)方向傳輸實(shí)際上是一種切換方向的單工通信3）全雙工允許數(shù)據(jù)同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸，相當(dāng)于兩個(gè)單工通信方式的結(jié)合要求雙方都有獨(dú)立的接收和發(fā)送能力8.2串行通信基礎(chǔ)異步與同步異步通信雙方按約定速率（頻率）工作，不能保證雙方“步調(diào)一致”節(jié)省引腳資源，簡(jiǎn)單易用易產(chǎn)生時(shí)序誤差，速度較低傳統(tǒng)串口（UART）、單總線等屬于異步通信同步通信工作時(shí)，通過時(shí)鐘信號(hào)保證雙方步調(diào)一致（同步）除了數(shù)據(jù)線，多了一根時(shí)鐘線時(shí)序精準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高速度SPI、IIC等屬于同步通信8.2串行通信基礎(chǔ)常見串行通信的工作方式通信標(biāo)準(zhǔn)引腳說明通信方式通信方向UARTTXD：數(shù)據(jù)發(fā)送端RXD:：數(shù)據(jù)接收端GND：公共地異步全雙工

1-wire（單總線)DQ：數(shù)據(jù)輸入/輸出端異步半雙工SPISCK：同步時(shí)鐘MISO：主機(jī)輸入，從機(jī)輸出MOSI：主機(jī)輸出，從機(jī)輸入同步全雙工I2CSCL：同步時(shí)鐘SDA：數(shù)據(jù)輸入/輸出端同步半雙工8.2串行通信基礎(chǔ)STM32F401的串口通信STM32系列支持兩種類型的串口：UART：通用異步收發(fā)器USART：通用同步/異步收發(fā)器STM32F4xx系列最多可支持8個(gè)串口，但STM32F401只實(shí)現(xiàn)了3個(gè)：USART1、USART2、USART6USART引腳RXD（或RX）：數(shù)據(jù)輸入（接收）TXD（或TX）：數(shù)據(jù)輸出（發(fā)送）CTS：清除發(fā)送RTS：請(qǐng)求發(fā)送SCLK（或CLK/CK）：同步時(shí)鐘信號(hào)USART三種工作模式：硬件控制流模式下使用異步控制流(異步)同步RXD√√√TXD√√√CTS√RTS√SCLK√GND√√√8.2串行通信基礎(chǔ)通用異步收發(fā)器UART引腳連接方法：只需3個(gè)引腳：RXD、TXD、GND信號(hào)線交叉連接交叉連接雙方均為TTL電平，無需電平轉(zhuǎn)換RS232電平TTL電平數(shù)字信號(hào)TTL電平RS232電平00V（低）+3~+15V1VDD(高)-3~-15V8.2串行通信基礎(chǔ)通用異步收發(fā)器RS232連接器PC機(jī)串口與外部連接時(shí)都是RS232電平，采用DB9針式連接器（俗稱DB9公頭）另外，還有一種DB9孔式連接器（俗稱DB9母頭），也可用于RS232串口針式接頭和孔式連接器可以直接對(duì)接，也可以使用直通線連接。而針式與針式、孔式與孔式，則必須使用交叉線連接建議開發(fā)板采用與PC相同的DB9針式接頭，使板與板、板與PC連接方法相同，只需配制一根交叉線即可（兩頭均為孔式）15695196公頭定義：2：RXD3：TXD5：GND母頭定義：2：TXD3：RXD5：GND8.2串行通信基礎(chǔ)通用異步收發(fā)器串口通信過程

第8章STM32串口USART及應(yīng)用MCU內(nèi)核輸入數(shù)據(jù)緩沖器串行輸入移位寄存器輸出數(shù)據(jù)緩沖器串行輸出移位寄存器RXDTXD串行數(shù)據(jù)輸入串行數(shù)據(jù)輸出外部設(shè)備……TXDRXD接收器發(fā)送器

關(guān)鍵技術(shù)：移位寄存器輸入移位：串行

并行輸出移位：并行

串行8.2串行通信基礎(chǔ)通用異步收發(fā)器數(shù)據(jù)格式要實(shí)現(xiàn)通信，收發(fā)雙方不僅要約定速率，還要約定具體的數(shù)據(jù)格式，包括：一個(gè)數(shù)據(jù)多少位——字長(zhǎng)誰打頭誰斷后——發(fā)送順序如何表示開始——起始位如何表示結(jié)束——停止位是否需要核對(duì)——校驗(yàn)位

第8章STM32串口USART及應(yīng)用數(shù)據(jù)的基本單位是字節(jié)（8bit），加上可能的校驗(yàn)位，所以串口通信的字長(zhǎng)一般為8位或9位規(guī)定從低位開始發(fā)送，即LSB（bit0）打頭，然后bit1，……最后是MSB（bit7或bit8）起始位為1位，其值默認(rèn)為0（低電平）有0.5位、1位、1.5位、2位四種情況，適用于不同應(yīng)用。停止位默認(rèn)為1（高電平）。①1位：大多數(shù)情況下適用，也是默認(rèn)值②2位：常規(guī)USART，單線模式及調(diào)制解調(diào)器③0.5位和1.5位：多用于智能卡模式校驗(yàn)位為1位（可選），發(fā)送時(shí)排在數(shù)據(jù)后面。有奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)兩種：①奇校驗(yàn)：使數(shù)據(jù)+校驗(yàn)位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)②偶校驗(yàn)：使數(shù)據(jù)+校驗(yàn)位中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)8.2串行通信基礎(chǔ)通用異步收發(fā)器數(shù)據(jù)幀的概念：從起始位、數(shù)據(jù)到停止位的整個(gè)傳輸周期稱為一“幀”1幀=起始位+數(shù)據(jù)位（8或9位）+停止位USART傳輸時(shí)是以“幀”為單位的每一位的發(fā)送/接收是由串口的內(nèi)部時(shí)鐘來控制的

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.2串行通信基礎(chǔ)通用異步收發(fā)器波特率（BaudRate）波特率指單位時(shí)間傳送的二進(jìn)制位數(shù)（即1秒鐘發(fā)送或接收多少位，單位是bit/s或bps），也稱“碼速”波特率是串口通信的重要指標(biāo)，代表了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。接收器和發(fā)送器使用相同的波特率由于歷史的原因，形成了一些特定的波特率（bit/s）：1200、2400、48009600、19200、38400、57600115200、……隨著技術(shù)的發(fā)展，波特率早已超出上述特定值，越來越高（如STM32F401最高可達(dá)10.5Mbit/s），但傳統(tǒng)還是要遵守的波特率由系統(tǒng)時(shí)鐘分頻得到，通過配置相關(guān)的寄存器來實(shí)現(xiàn)

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.2串行通信基礎(chǔ)通用異步收發(fā)器UART使用前需要定義的參數(shù)①起始位（默認(rèn)1位）②數(shù)據(jù)位（8位或9位）③奇偶校驗(yàn)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）以上參數(shù)只是UART初始化的一部分，還有一些配置取決于具體芯片和應(yīng)用，如：時(shí)鐘使能引腳復(fù)用工作模式中斷設(shè)置……

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.2串行通信基礎(chǔ)STM32F407串口通信STM32F401實(shí)現(xiàn)了3個(gè)通用同/異步串行口：USART1、USART2、USART6這些串口可以映射到不同的I/O端口上，功能也有所不同：USART1：可以映射到PA、PB口，其中PB上只支持異步（3線）USART2：可以映射到PA、PD口，均為全功能USART6：只能映射到PC口，不支持硬件流控制

第8章STM32串口USART及應(yīng)用串口號(hào)RXDTXDCTSRTSCLK1PA10PA9PA11PA12PA8PB7PB6------2PA3PA2PA0PA1PA4PD6PD5PD3PD4PD76PC7PC6----PC88.2串行通信基礎(chǔ)STM32F407串口通信主要特性①通信模式單線半雙工（僅用TXD，需上拉）異步全雙工同步全雙工（僅可用于主模式）②數(shù)據(jù)幀格式可編程數(shù)據(jù)字長(zhǎng)：8位或9位停止位：1、0.5、2、1.5位奇偶校驗(yàn)控制：禁用，或使用（奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)）

第8章STM32串口USART及應(yīng)用STM32USART外設(shè)USARTTxDTxDVDDR10KSTM32USART外設(shè)USARTRxDTxDTxDRxDSTM32USART外設(shè)SPIRxDMISOTxDMOSICLKSCLKNSS單線半雙工異步全雙工同步全雙工練習(xí)思考題1、串行通信中，半雙工和全雙工有什么區(qū)別？2、異步串行通信與同步通信有什么相同和不同之處？3、說說UART數(shù)據(jù)幀的組成4、STM32的USART有幾種通信模式？

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.2串行通信基礎(chǔ)STM32F407串口通信主要特性③容差性可配置16倍過釆樣或8倍過釆樣，實(shí)現(xiàn)速度容差與時(shí)鐘容差的靈活配置④小數(shù)波特率發(fā)生器通常分頻系數(shù)都是整數(shù)，STM32支持小數(shù)分頻，可以提供更精確的波特率⑤三種傳輸檢測(cè)標(biāo)志接收緩沖器已滿發(fā)送緩沖器為空傳輸結(jié)束標(biāo)志⑥四個(gè)錯(cuò)誤檢測(cè)標(biāo)志溢出標(biāo)志噪聲檢測(cè)標(biāo)志幀錯(cuò)誤奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.2串行通信基礎(chǔ)STM32F407串口通信主要特性⑦十個(gè)具有標(biāo)志位的中斷源CTS變化LIN斷開檢測(cè)發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器為空發(fā)送完成接收數(shù)據(jù)寄存器已滿檢測(cè)到線路空閑溢出錯(cuò)誤幀錯(cuò)誤噪聲錯(cuò)誤奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.2串行通信基礎(chǔ)STM32F407串口通信主要特性⑧高級(jí)應(yīng)用特性LIN：局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（是CAN的一種補(bǔ)充，一主多從）智能卡（ISO7816），支持智能卡仿真功能IrDA編解碼器：串行紅外線協(xié)議（SIRENDEC)硬件數(shù)據(jù)流控制，用于調(diào)制解調(diào)器操作

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.2串行通信基礎(chǔ)STM32F407串口通信主要特性⑨其它特性DMA支持多機(jī)通信喚醒功能，包括從靜默模式喚醒和接收器喚醒

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.3USART功能描述USART結(jié)構(gòu)功能模塊

第8章STM32串口USART及應(yīng)用USARTIrDAModemLINSmartCard波特率發(fā)生器CTSRTSRXTX中斷（10個(gè)）DMASCLK8.3USART功能描述USART結(jié)構(gòu)1)收發(fā)部分?jǐn)?shù)據(jù)寄存器移位寄存器2)波特率產(chǎn)生3)控制部分?jǐn)?shù)據(jù)幀參數(shù)時(shí)鐘控制收發(fā)控制運(yùn)行控制狀態(tài)標(biāo)志中斷控制喚醒控制過采樣4)引腳驅(qū)動(dòng)

第8章STM32串口USART及應(yīng)用收發(fā)部分波特率產(chǎn)生控制部分引腳驅(qū)動(dòng)8.3USART功能描述USART字符描述串口傳輸以幀為單位，除了普通的數(shù)據(jù)幀，還有代表特定含義的幀結(jié)構(gòu)①空閑字符（空閑幀）全部由1組成（包括起始位和停止位）代表數(shù)據(jù)線處于空閑狀態(tài)可以導(dǎo)致“檢測(cè)到線路空閑”中斷②停止字符（斷開幀/中斷幀）全部由0組成（包括起始位和停止位）表示發(fā)送中止（break）或發(fā)送完成，需要重新開始（插入一個(gè)停止位后）

第8章STM32串口USART及應(yīng)用空閑字符停止字符8.3USART功能描述發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器（TDR）存放要發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送移位寄存器負(fù)責(zé)一位一位發(fā)送涉及控制寄存器CR1/CR2/CR3、狀態(tài)寄存器SR、波特率寄存器BRR等選擇字長(zhǎng)（8位還是9位）：——CR1中M位奇偶校驗(yàn)控制使能：——CR1中PCE位奇偶校驗(yàn)選擇位：——CR1中

PS位選擇停止位：——CR2中STOP[1:0]位USART使能：——CR1中UE位DMA使能（如果需要）：——CR3中DMAT位波特率設(shè)置：——BRR寄存器發(fā)送空閑幀（啟動(dòng)發(fā)送）：——CR2中TE位幀發(fā)送完成：——SR中TC位

第8章STM32串口USART及應(yīng)用注意：發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器（TDR）和接受數(shù)據(jù)寄存器（RDR）共用一個(gè)名稱DR，但物理上是分開的8.3USART功能描述發(fā)送器發(fā)送配置步驟①使能USART②定義字長(zhǎng)，及奇偶校驗(yàn)位③選擇停止位④如果需要，使能DMA，并按照多緩沖區(qū)通信中的解釋說明配置DMA寄存器⑤波特率設(shè)置⑥發(fā)送一個(gè)空閑幀（啟動(dòng)發(fā)送）⑦發(fā)送一個(gè)字（將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寄存器DR）⑧查詢狀態(tài)，等待發(fā)送完成

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.3USART功能描述接收器接收數(shù)據(jù)寄存器（RDR）存放移位輸入的數(shù)據(jù)接收移位寄存器負(fù)責(zé)移位接收接收器可以接收8位或9位數(shù)據(jù)，但要先解決一個(gè)問題：如何偵測(cè)起始位？

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.3USART功能描述接收器起始位偵測(cè)在USART中，識(shí)別出特定序列的釆樣，可認(rèn)為檢測(cè)到了起始位。該序列為：1110X0X0X0000過采樣率設(shè)成16或8，不影響起始位偵測(cè)的順序

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.3USART功能描述接收器接收器同樣有許多控制、狀態(tài)和設(shè)置，涉及控制寄存器CR1/CR2/CR3、狀態(tài)寄存器SR、波特率寄存器BRR等選擇字長(zhǎng)（8位還是9位）：——CR1中M位奇偶校驗(yàn)控制使能：——CR1中PCE位奇偶校驗(yàn)選擇位：——CR1中

PS位選擇停止位：——CR2中STOP[1:0]位USART使能：——CR1中UE位DMA使能（如果需要）：——CR3中DMAR位波特率設(shè)置：——BRR寄存器選擇適當(dāng)?shù)倪^采樣率：——CR1中OVER8位偵測(cè)起始位（啟動(dòng)接收）：——CR2中RE位幀接收完成：——SR中RXNE位

第8章STM32串口USART及應(yīng)用同發(fā)送器8.3USART功能描述接收器接收配置步驟①使能USART②定義字長(zhǎng)，及奇偶校驗(yàn)位③選擇停止位④如果需要，使能DMA，并按照多緩沖區(qū)通信中的解釋說明配置DMA寄存器⑤波特率設(shè)置⑥偵測(cè)起始位（啟動(dòng)接收）⑦查詢RDR非空標(biāo)志（為1時(shí)表示一幀數(shù)據(jù)接收完成）如果接收到了數(shù)據(jù)，有可能：⑧產(chǎn)生中斷⑨錯(cuò)誤標(biāo)志（幀錯(cuò)誤、噪聲、上溢）

第8章STM32串口USART及應(yīng)用同發(fā)送器8.3USART功能描述波特率計(jì)算STM32支持所謂的“小數(shù)分頻”，生成更精確的波特率接收器和發(fā)送器采用相同的波特率，所以一個(gè)串口波特率只需設(shè)置一次波特率一經(jīng)設(shè)置立即生效，因此不允許在通信過程中更改波特率1）標(biāo)準(zhǔn)USART（包括SPI模式下）波特率計(jì)算公式如下：

公式①式中：fCK為串口外設(shè)的總線時(shí)鐘頻率（USART1/6是APB2總線，USART2是APB1總線）USARTDIV為分頻系數(shù)，其值為小數(shù)，轉(zhuǎn)換后就是波特率寄存器BRR的值。USARTDIV轉(zhuǎn)換方法：BRR高16位不用。將低16位分成2部分：其中高12位（[15:4]）保存UASRTDIV的整數(shù)部分，低4位（[3:0]）保存小數(shù)部分如果設(shè)置8倍過采樣（OVER8=1），則小數(shù)部分只取3位（保持bit3=0），整數(shù)部分仍為12位

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.3USART功能描述波特率計(jì)算STM32支持所謂的“小數(shù)分頻”，生成更精確的波特率2）智能卡、LIN、IrDA模式下，必須采用16倍過采樣（即OVER8=0），其波特率按下式計(jì)算：

公式②同樣，計(jì)算出的USARTDIV要經(jīng)轉(zhuǎn)換后寫入BRR：BRR高16位不用。將低16位分成2部分：其中高12位（[15:4]）保存UASRTDIV的整數(shù)部分，低4位（[3:0]）保存小數(shù)部分注意：最后的轉(zhuǎn)換結(jié)果是二進(jìn)制數(shù)（16進(jìn)制數(shù)）！

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.3USART功能描述波特率計(jì)算舉例1欲設(shè)USART1的波特率為115200，已知APB2總線時(shí)鐘頻率為84MHz，采用8倍過采樣（OVER8=1）。求波特率寄存器的設(shè)置值根據(jù)公式①，有：那么得到：小數(shù)部分DIV_Fraction=8*0.146≈1=0x1（小數(shù)保留3位，取整）整數(shù)部分DIV_Mantissa=91=0x5B（整數(shù)部分占12位）所以BRR寄存器的設(shè)置值為：0x5B<<4|0x1=0x5B1

第8章STM32串口USART及應(yīng)用OVER8=1時(shí)，小數(shù)保留3位8.3USART功能描述波特率計(jì)算舉例2USART1用于智能卡，波特率為115200，已知APB2總線時(shí)鐘頻率為84MHz，求波特率寄存器的設(shè)置值根據(jù)公式②，有：那么得到：小數(shù)部分DIV_Fraction=16*0.573≈9=0x9（小數(shù)保留4位，取整）整數(shù)部分DIV_Mantissa=45=0x2D（整數(shù)部分占12位）所以BRR寄存器的設(shè)置值為：0x2D<<4|0x9=0x2D9

第8章STM32串口USART及應(yīng)用OVER8=0時(shí)，小數(shù)保留4位8.3USART功能描述波特率計(jì)算舉例3如何從波特率寄存器的值得到分頻系數(shù)。設(shè)BRR=0x1BC，OVER8=0,求USARTDIV=？整數(shù)部分DIV_Mantissa

=0x1BC>>4=0x1B=27（整數(shù)部分為高12位）小數(shù)部分DIV_Fraction=(0xC)/16=12/16=0.75（此時(shí)小數(shù)部分取低4位）

所以，USARTDIV=27.75舉例4設(shè)USARTDIV=50.99，OVER8=1,問BRR應(yīng)如何設(shè)置？整數(shù)部分DIV_Mantissa=50=0x32（整數(shù)部分為高12位）小數(shù)部分DIV_Fraction=8*0.99=7.92≈8，超出了低3位（[2:0]）的范圍，此時(shí)應(yīng)向整數(shù)部分進(jìn)位故：DIV_Mantissa=50+進(jìn)位=51=0x33 DIV_Fraction=0x0所以：BRR=0x33<<4=0x330

第8章STM32串口USART及應(yīng)用練習(xí)思考題5、STM32F401支持幾個(gè)USART？它們可映射到哪些I/O端口？6、STM32的USART有多少種錯(cuò)誤檢測(cè)標(biāo)志？多少個(gè)中斷源？7、已知STM32F401外設(shè)總線運(yùn)行在最高時(shí)鐘頻率，現(xiàn)欲將USART2波特率設(shè)為9600，采用16倍過采樣，問波特率寄存器的設(shè)置值是多少？

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.3USART功能描述USART寄存器每個(gè)USART，都有如下一組寄存器：

第8章STM32串口USART及應(yīng)用寄存器功能說明狀態(tài)寄存器（USART_SR）反應(yīng)USART的狀態(tài)數(shù)據(jù)寄存器（USART_DR）保存接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)波特率寄存器（USART_BRR）用于設(shè)置USART波特率控制寄存器1（USART_CR1）對(duì)USART進(jìn)行控制控制寄存器2（USART_CR2）隊(duì)USART進(jìn)行控制控制寄存器3（USART_CR3）對(duì)USART進(jìn)行控制保護(hù)時(shí)間和預(yù)分頻寄存器（USART_GTPR）設(shè)置保護(hù)時(shí)間和預(yù)分頻系數(shù)（僅用于智能卡和IrDA模式）8.3USART功能描述USART寄存器USART寄存器結(jié)構(gòu)體

第8章STM32串口USART及應(yīng)用typedefstruct{

__IOuint16_t SR; //狀態(tài)寄存器，偏移0x0

uint16_t RESERVED0; //保留，不可用

__IOuint16_t DR; //數(shù)據(jù)寄存器，偏移0x4

uint16_t RSERVED1;__IOuint16_t BRR; //波特率寄存器，偏移0x8

uint16_t RESERVED2;__IOuint16_t CR1; //控制寄存器1，偏移0xC

uint16_t RESERVED3;__IOuint16_t CR2; //控制寄存器2，偏移0x10

uint16_t RESERVED4;

__IOuint16_t CR3; //控制寄存器3，偏移0x14

uint16_t RESERVED5;

__Ouint16_t GTPR; //保護(hù)時(shí)間和預(yù)分頻寄存器，偏移0x18

uint16_t RESERVED6;}USART_TypeDef;高16位不用，保留每個(gè)寄存器都是32位，但只用了低16位編程時(shí)，用此類型名定義相關(guān)的結(jié)構(gòu)體變量或指針！編程的重點(diǎn)和難點(diǎn)在這里！8.3USART功能描述USART寄存器USART結(jié)構(gòu)體基地址和指針（在stm32f4xx.h中）：成員訪問方法（成員運(yùn)算、指向運(yùn)算）①用USART_TypeDef聲明結(jié)構(gòu)體變量或結(jié)構(gòu)體指針，然后用.

或->

尋址②直接用以下定義好的結(jié)構(gòu)體指針，如：USART1->DR

第8章STM32串口USART及應(yīng)用//0x40000000即外設(shè)塊首地址8.3USART功能描述USART寄存器狀態(tài)寄存器（SR）英文名：StatusRegister作用：實(shí)時(shí)反映USART當(dāng)前的各種狀態(tài)（設(shè)置標(biāo)志），均可產(chǎn)生中斷（得到允許時(shí)）。標(biāo)志由硬件自動(dòng)置位，但清除方法有所不同：rc_w0：可讀，通過軟件寫0清除標(biāo)志r：只讀，清除需特別的讀寫操作

第8章STM32串口USART及應(yīng)用偏移：0x0高16位不用，保留復(fù)位值：0x000000C0CTS-CTS標(biāo)志：0：CTS線無變化1：CTS線有變化LBD-LIN斷路檢測(cè)標(biāo)志：0：LIN未斷路1：檢測(cè)到LIN斷路TXE-發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器(TDR)為空標(biāo)志：0：TDR數(shù)據(jù)未動(dòng)（非空）1：TDR數(shù)據(jù)已轉(zhuǎn)移到移位寄存器清除方法：寫DR寄存器TC-發(fā)送完成標(biāo)志：0：未完成1：移位寄存器傳完了清除方法：先讀SR再寫DR（也可以寫0）RXNE-接收數(shù)據(jù)寄存器(RDR)非空標(biāo)志：0：RDR未收到數(shù)據(jù)1：RDR已收到來自移位寄存器的數(shù)據(jù)清除方法：讀DR寄存器（也可以寫0）118.3USART功能描述USART寄存器狀態(tài)寄存器（SR）共有10個(gè)標(biāo)志，對(duì)應(yīng)10個(gè)中斷源

第8章STM32串口USART及應(yīng)用IDLE-線路空閑標(biāo)志：0：未檢測(cè)到空閑1：檢測(cè)到空閑清除方法：先讀SR再讀DRORE-上溢錯(cuò)誤標(biāo)志：0：無上溢錯(cuò)誤1：RDR非空時(shí)，移位寄存器又送來新數(shù)據(jù)清除方法：先讀SR再讀DRNF-檢測(cè)到噪聲標(biāo)志：0：接收幀沒有檢測(cè)到噪聲1：檢測(cè)到噪聲（采樣不一致，但仍能識(shí)別）清除方法：先讀SR再讀DRFE-幀錯(cuò)誤標(biāo)志：0：未檢測(cè)到幀錯(cuò)誤1：檢測(cè)到幀錯(cuò)誤或中斷字符清除方法：先讀SR再讀DRPE-奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤標(biāo)志：0：沒有奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤1：發(fā)生了奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤清除方法：先讀SR再讀/寫DR（需等待RXNE置位）8.3USART功能描述USART寄存器數(shù)據(jù)寄存器（DR）英文名：DataRegister作用：數(shù)據(jù)緩存，用于保存收到的數(shù)據(jù)，以及保存待發(fā)送的數(shù)據(jù)由輸入數(shù)據(jù)寄存器（RDR）和輸入數(shù)據(jù)寄存器（TDR）組成編程時(shí)統(tǒng)稱DR，“一塊牌子，兩個(gè)房間”

第8章STM32串口USART及應(yīng)用偏移：0x4高23位[31:9]不用，只用[8:0]復(fù)位值：不確定（xxxxxxxx）RDR輸入移位寄存器輸出移位寄存器RXDTXD……TDRDRDR[8:0]-收到或待發(fā)的數(shù)據(jù)：其中bit8和bit7為可能的奇偶校驗(yàn)位（取決于幀設(shè)置），輸出校驗(yàn)位無需配置，系統(tǒng)自動(dòng)生成8.3USART功能描述USART寄存器波特率寄存器（BRR）英文名：BaudRateRegister作用：存放分頻系數(shù)（USARTDIV），生成波特率時(shí)鐘分頻系數(shù)為帶小數(shù)的定點(diǎn)數(shù)，有利于生成精確地波特率

第8章STM32串口USART及應(yīng)用偏移：0x8高16位不用，保留復(fù)位值：0x00000000DIV_Mantissa[11:0]：USARTDIV的整數(shù)部分（尾數(shù)）DIV_Fraction[3:0]：USARTDIV的小數(shù)部分。OVER8=0，小數(shù)部分取4位OVER8=1，小數(shù)部分取3位8.3USART功能描述USART寄存器控制寄存器1（CR1）英文名：ControlRegister1作用：用于運(yùn)行控制、中斷控制及幀格式設(shè)置等，均由軟件置位或復(fù)位

第8章STM32串口USART及應(yīng)用偏移：0xC高16位不用，保留復(fù)位值：0x00000000OVER8-過采樣模式：0：16倍過采樣1：8倍過采樣（在智能卡/IrDA/LIN模式下不可用）UE-USART使能：0：禁止1：使能M-字長(zhǎng)選擇：0：8位字長(zhǎng)1：9位字長(zhǎng)WAKE-喚醒方法：0：空閑線路1：地址標(biāo)記PCE-奇偶校驗(yàn)使能：0：禁用奇偶校驗(yàn)1：使能奇偶校驗(yàn)PS-奇偶校驗(yàn)選擇：0：偶校驗(yàn)1：奇校驗(yàn)PEIE-奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤(PE)中斷使能：0：禁止1：允許8.3USART功能描述USART寄存器控制寄存器1（CR1）英文名：ControlRegister1作用：用于運(yùn)行控制、中斷控制及幀格式設(shè)置等，均由軟件置位或復(fù)位

第8章STM32串口USART及應(yīng)用TXEIE-發(fā)送數(shù)據(jù)為空(TXE)中斷使能：0：禁止1：允許TCIE-發(fā)送完成(TC)中斷使能：0：禁止1：允許RXNEIE-接收數(shù)據(jù)非空(RXNE)中斷使能：0：禁止1：允許IDLEIE-線路空閑(IDLE)中斷使能：0：禁止1：允許TE-發(fā)送器使能：0：禁用1：使能RE-接收器使能：0：禁用1：使能RWU-接收器喚醒(是否靜音)：0：活動(dòng)模式1：靜音模式SBK-發(fā)送斷路字符：0：不發(fā)送1：發(fā)送8.3USART功能描述USART寄存器CR1與SR的關(guān)系SR中有多個(gè)事件標(biāo)志，可以作為中斷源，但是否得到允許，在CR1中設(shè)置所有的中斷使能默認(rèn)都是：禁止

第8章STM32串口USART及應(yīng)用SR中：標(biāo)志CR1中：使能8.3USART功能描述USART寄存器控制寄存器2（CR2）英文名：ControlRegister2用于停止位、同步時(shí)鐘、LIN控制及節(jié)點(diǎn)地址的設(shè)置等，均由軟件置位或復(fù)位

第8章STM32串口USART及應(yīng)用偏移：0x10高16位不用，保留復(fù)位值：0x00000000LINEN-LIN模式使能：0：禁止LIN模式1：使能LIN模式STIP[1:0]-停止位設(shè)置：00：1個(gè)停止位01：0.5個(gè)停止位10：2個(gè)停止位11：1.5個(gè)停止位CLKEN-時(shí)鐘使能：0：禁止SCLK引腳1：使能SCLK引腳CPOL-時(shí)鐘(SCLK)極性：0：空閑時(shí)為低1：空閑時(shí)為高CPHA-時(shí)鐘(SCLK)相位：0：在時(shí)鐘第一邊沿捕獲數(shù)據(jù)1：在時(shí)鐘第二邊沿捕獲數(shù)據(jù)LBCL-最后一個(gè)位的時(shí)鐘：0：最后一個(gè)數(shù)據(jù)位時(shí)，SCLK不輸出1：最后一個(gè)數(shù)據(jù)位時(shí)，SCLK輸出8.3USART功能描述USART寄存器控制寄存器2（CR2）英文名：ControlRegister2用于停止位、同步時(shí)鐘、LIN控制及節(jié)點(diǎn)地址的設(shè)置等，均由軟件置位或復(fù)位

第8章STM32串口USART及應(yīng)用LBDIE-LIN斷路中斷使能：0：禁止中斷1：允許中斷LBDL-LIN斷路檢測(cè)長(zhǎng)度：0：10位1：11位ADD[3:0]-USART節(jié)點(diǎn)地址。用于通過地址標(biāo)記從靜音模式下喚醒（多處理器通信時(shí)）8.3USART功能描述USART寄存器控制寄存器3（CR3）英文名：ControlRegister3用于硬件流、DMA、智能卡、IrDA、錯(cuò)誤中斷控制等的設(shè)置，均由軟件置位或復(fù)位

第8章STM32串口USART及應(yīng)用偏移：0x14高16位不用，保留復(fù)位值：0x00000000ONEBIT-采樣方式選擇：0：3個(gè)采樣位（3中取2）1：1個(gè)采樣位（禁用噪聲）CTSIE-CTS中斷使能：0：禁止CTS中斷1：允許CTS中斷CTSE-CTS使能：0：禁止CTS1：使能CTSRTSE-RTS使能：0：禁止RTS1：使能RTSDMAT-DMA發(fā)送使能：0：禁止DMA模式1：使能DMA模式，用于發(fā)送DMAR-DMA接收使能：0：禁止DMA模式1：使能DMA模式，用于接收8.3USART功能描述USART寄存器控制寄存器3（CR3）英文名：ControlRegister3其中第0位的“錯(cuò)誤”包括：幀檢測(cè)錯(cuò)誤（EF）、噪聲檢測(cè)標(biāo)志（NF）和DMA接收時(shí)上溢（ORE）使用中斷時(shí)，需查詢SR以確定中斷源

第8章STM32串口USART及應(yīng)用SCEN-智能卡模式使能：0：禁止智能卡模式1：使能智能卡模式NACK-智能卡應(yīng)答信號(hào)：0：禁止發(fā)送NACK信號(hào)1：允許奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤時(shí)發(fā)送NACK信號(hào)HDSEL-半雙工選擇：0：不用半雙工模式1：選擇半雙工模式IRLP-IrDA低功耗選擇：0：正常模式1：低功耗模式IREN-IrDA使能：0：禁止IrDA模式1：使能IrDA模式EIE-錯(cuò)誤中斷使能：0：禁止錯(cuò)誤中斷1：使能錯(cuò)誤中斷8.3USART功能描述USART寄存器CR2、CR3與SR的關(guān)系SR中另3個(gè)事件標(biāo)志，也可以作為中斷源，在CR2、CR3中使能所有的中斷使能默認(rèn)都是：禁止

第8章STM32串口USART及應(yīng)用SR中：標(biāo)志CR1中：使能CR2CR3練習(xí)思考題1、USART相關(guān)的寄存器有哪些？對(duì)于全雙工3線異步應(yīng)用來說，需要用到哪些寄存器？2、一個(gè)USART只占用1個(gè)中斷通道，卻有多達(dá)10個(gè)來源。那么應(yīng)如何控制允許哪些中斷發(fā)生，以及如何確定是哪個(gè)中斷發(fā)生了？3、不同的USART可以使用不同的波特率嗎？為什么？同一個(gè)USART的接收器和發(fā)送器可以使用不同的波特率嗎？為什么？

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.3USART功能描述USART寄存器保護(hù)時(shí)間和預(yù)分頻寄存器（GTPR）英文名：GaudTimeandPrescalerRegister用于智能卡和IrDA模式下的特別設(shè)置

第8章STM32串口USART及應(yīng)用偏移：0x18高16位不用，保留復(fù)位值：0x00000000GT[7:0]-保護(hù)時(shí)間設(shè)置值。僅用于智能卡模式。該值以波特率時(shí)鐘為單位，經(jīng)過此保護(hù)時(shí)間后，發(fā)送完成標(biāo)志置1PSC[7:0]-預(yù)分頻器設(shè)置值。用于IrDA和智能卡模式下對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘預(yù)分頻。①IrDA模式：--正常模式下，必須設(shè)置為0x1--低功耗模式下，為預(yù)分頻系數(shù)（0—0xFF）②智能卡模式：--為預(yù)分頻系數(shù)，但僅低5位有效（0—0x1F）8.3USART功能描述USART寄存器總結(jié)共7個(gè)寄存器，對(duì)于常規(guī)應(yīng)用，只用前面5個(gè)就夠了3線全雙工、異步、1起始+8數(shù)據(jù)+無校驗(yàn)+1停止

第8章STM32串口USART及應(yīng)用寄存器功能說明狀態(tài)寄存器（USART_SR）反應(yīng)USART的狀態(tài)數(shù)據(jù)寄存器（USART_DR）保存接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)波特率寄存器（USART_BRR）用于設(shè)置USART波特率控制寄存器1（USART_CR1）對(duì)USART進(jìn)行控制控制寄存器2（USART_CR2）隊(duì)USART進(jìn)行控制控制寄存器3（USART_CR3）對(duì)USART進(jìn)行控制保護(hù)時(shí)間和預(yù)分頻寄存器（USART_GTPR）設(shè)置保護(hù)時(shí)間和預(yù)分頻系數(shù)（僅用于智能卡和IrDA模式）8.4USART應(yīng)用實(shí)例USART編程方法1）查詢法先將串口配置好（初始化），再用程序循環(huán)查詢有關(guān)狀態(tài)（標(biāo)志位），看有沒有數(shù)據(jù)要接收或發(fā)送：查詢發(fā)送數(shù)據(jù)為空標(biāo)志（TXE），若TXE=1，表示可以發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)：寫數(shù)據(jù)寄存器（DR）查詢接受數(shù)據(jù)非空標(biāo)志（RXNE），若RXNE=1，表示收到了一個(gè)數(shù)據(jù)，可以取走：讀數(shù)據(jù)寄存器（DR）注意：查詢法應(yīng)禁止中斷2）中斷法先將串口配置好（初始化），再配置中斷控制器，在中斷服務(wù)函數(shù)中完成數(shù)據(jù)發(fā)送或接收：通常我們?cè)试S2個(gè)中斷：接收數(shù)據(jù)非空、發(fā)送數(shù)據(jù)為空中斷服務(wù)函數(shù)中，先要判別是哪一個(gè)中斷，再分頭處理：取走數(shù)據(jù)或發(fā)送新數(shù)據(jù)

第8章STM32串口USART及應(yīng)用8.4USART應(yīng)用實(shí)例USART查詢法編程1）初始化

第8章STM32串口USART及應(yīng)用結(jié)束3、接收器/發(fā)送器使能