[嵌入式] 7、串口通信原理

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[嵌入式]7、串口通信原理

一、串口通信接口基本知识

1、处理器与外部设备通信的两种方式：

并行通信

传输原理：数据各个位同时传输
优点：速度快
缺点：占用引脚资源多

串行通信

传输原理：数据按位顺序传输。
优点：占用引脚资源少
缺点：速度相对较慢

2、串行通信三种传达方式

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

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，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力
在这里插入图片描述
3、串行通信的通信方式

同步通信：带时钟同步信号传输。
—— SPI，IIC 通信接口
异步通信：不带时钟同步信号。
—— UART(通用异步收发器)，单总线

常用的串口通信接口：

UART：通用异步收发器
USART：通用同步异步收发器

大容量 STM32F10x 系列芯片，包含3个 USART 和2个 UART。
在这里插入图片描述

4、异步通信方式特点：

5、串口通信过程

二、串口寄存器库函数配置

1、STM32 串口常用寄存器和库函数

常用的串口相关寄存器
USART_SR 状态寄存器

USART_DR 数据寄存器

USART_BRR 波特率寄存器
串口操作相关库函数

//串口初始化
void USART_Init(); 					//串口初始化：波特率，数据字长，奇偶校验，硬件流控以及收发使能
void USART_Cmd();					//使能串口
void USART_ITConfig();				//使能相关中断

//DR 寄存器
void USART_SendData();				//发送数据到串口，DR
uint16_t USART_ReceiveData();		//接受数据，从DR读取接受到的数据

//SR 寄存器
FlagStatus USART_GetFlagStatus();	//获取状态标志位
void USART_ClearFlag();				//清除状态标志位
ITStatus USART_GetITStatus();		//获取中断状态标志位
void USART_ClearITPendingBit();		//清除中断状态标志位

2、串口一般配置步骤

串口时钟使能，GPIO时钟使能: RCC_APB2PeriphClockCmd();

串口复位: USART_DeInit(); 这一步不是必须的 

GPIO 端口模式设置: GPIO_Init(); 模式设置为GPIO_Mode_AF_PP

串口参数初始化：USART_Init();

开启中断并且初始化NVIC（如果需要开启中断才需要这个步骤）
NVIC_Init();
USART_ITConfig();
      
使能串口: USART_Cmd();

编写中断处理函数： USARTx_IRQHandler();

串口数据收发：
void USART_SendData();			//发送数据到串口，DR
uint16_t USART_ReceiveData();	//接受数据，从DR读取接受到的数据

串口传输状态获取：
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "key.h"
#include "delay.h"

void My_USART(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
	
	USART_Cmd(USART1, ENABLE);
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

void USART1_IRQHandler()
{
	u8 res;
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE))
	{
		res = USART_ReceiveData(USART1);
		USART_SendData(USART1, res);
	}
}

int main()
{
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	My_USART();
	while(1);
}