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[嵌入式]17.uart串口

基于STM32之UART串口通信协议(一)详解 - LLLIN000 - 博客园

UART协议_hzlarm的博客-CSDN博客

ARM Cortex-M4-UART - 知乎

uart协议并不难,别人已经讲得很透彻,不过自己写一遍,加深印象,形成输出,哪怕写得不好。

uart是异步通讯模式

硬件连接:

一个串口有三个引脚,接收引脚(RX)、发送引脚(TX)、地。A/B的接收引脚连接B/A的发送引脚,A和B的地相连。

通讯的前提:

1.接收和发送双方约定并设置相同的波特率

2.规定好数据结构:开始位+数据位+校验位+结束位

常见的表达方式如:115200,8,n,1

115200为波特率,每秒发送的数码个数常用的有9600bps,115200bps,如果波特率是9600bps,则表示为9600,8,n,1

8表示有8个数据位

n表示校验模式

1表示一个停止位

如何传送1byte数据:

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1.空闲:没有数据传输时,处于空闲状态,电平一直处于“1”(这个“1”不一定是高电平,得看使用哪种接口)

2.启动:从“1”拉到“0”,并保持一个bit时间,接收方就知道准备要发送,接收方的计数器开始计数,每个数据位有相同的计数值

3.传送:发送端每一个bit时间根据数据驱动相应的电平,接收端根据计数值在一个bit的时间中间进行采样,根据电平转换成数据

4.停止:发送完8bit数据位后,发送端电平重新拉回“1”。接收端计数器数到规定的计数值,并接收到“1”后,接收方也停止。

在芯片内部:

芯片内部,接收端口和发送端口都连着一个FIFO和移位寄存器。
发送时,数据被写入发送FIFO。如果UART 被使能,则会按照预先设置好的参数(波特率、数据位、停止位、校验位等)开始发送数据,一直到发送FIFO 中没有数据。一旦向发送FIFO 写数据(如果FIFO 未空),UART 的忙标志位BUSY 就有效,并且在发送数据期间一直保持有效。BUSY 位仅在发送FIFO 为空,且已从移位寄存器发送最后一个字符,包括停止位时才变无效。即 UART 不再使能,它也可以指示忙状态。

发送逻辑对从发送FIFO 读取的数据执行“并→串”转换。控制逻辑输出起始位在先的串行位流,并且根据控制寄存器中已编程的配置,后面紧跟着数据位(注意:最低位 LSB 先输出)、奇偶校验位和停止位。
  在检测到一个有效的起始脉冲后,接收逻辑对接收到的位流执行“串→并”转换。此外还会对溢出错误、奇偶校验错误、帧错误和线中止(line-break)错误进行检测,并将检测到的状态附加到被写入接收FIFO 的数据中。

FIFO 操作

  FIFO 是“First-In First-Out”的缩写,意为“先进先出”,是一种常见的队列操作。 Stellaris 系列ARM 的UART 模块包含有2 个16 字节的FIFO:一个用于发送,另一个用于接收。可以将两个FIFO 分别配置为以不同深度触发中断。可供选择的配置包括:1/8、 1/4、1/2、3/4 和7/8 深度。例如,如果接收FIFO 选择1/4,则在UART 接收到4 个数据时产生接收中断。

  发送FIFO的基本工作过程:?只要有数据填充到发送FIFO 里,就会立即启动发送过程。由于发送本身是个相对缓慢的过程,因此在发送的同时其它需要发送的数据还可以继续填充到发送 FIFO 里。当发送 FIFO 被填满时就不能再继续填充了,否则会造成数据丢失,此时只能等待。这个等待并不会很久,以9600 的波特率为例,等待出现一个空位的时间在1ms 上下。发送 FIFO 会按照填入数据的先后顺序把数据一个个发送出去,直到发送 FIFO 全空时为止。已发送完毕的数据会被自动清除,在发送FIFO 里同时会多出一个空位。

  接收FIFO的基本工作过程:?当硬件逻辑接收到数据时,就会往接收FIFO 里填充接收到的数据。程序应当及时取走这些数据,数据被取走也是在接收FIFO 里被自动删除的过程,因此在接收 FIFO 里同时会多出一个空位。如果在接收 FIFO 里的数据未被及时取走而造成接收FIFO 已满,则以后再接收到数据时因无空位可以填充而造成数据丢失。

  收发FIFO 主要是为了解决UART 收发中断过于频繁而导致CPU 效率不高的问题而引入的。在进行 UART 通信时,中断方式比轮询方式要简便且效率高。但是,如果没有收发 FIFO,则每收发一个数据都要中断处理一次,效率仍然不够高。如果有了收发FIFO,则可以在连续收发若干个数据(可多至14 个)后才产生一次中断然后一并处理,这就大大提高了收发效率。

  完全不必要担心FIFO 机制可能带来的数据丢失或得不到及时处理的问题,因为它已经帮你想到了收发过程中存在的任何问题,只要在初始化配置UART 后,就可以放心收发了, FIFO 和中断例程会自动搞定一切。

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加:2022-01-01 14:06:15  更:2022-01-01 14:08:07 
 
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