STM32 串口通信基础知识

Posted 2020-11-27 make-big-money

2、STM32的串口通信原理

串口通信是单片机最基本的功能，很多传感器模块与单片机的连接都会用到串口功能。串口通信，顾名思义就是将一整条的内容，切成一“串”个体来发送或接收。发送的核心思想是：将字符串中的一个字符写到一个寄存器中（此寄存器只能存一个字符）,写入后会自动通过串口发送，发送结束再写入下一个字符。接收时会直接装入单片机缓冲区的一个字符型数组中，由程序依次读这个数组。

上图是串口数据发送接收的过程做一个简单的图示。收发控制器根据寄存器配置，对数据存储转移部分的移位寄存器进行控制。当需要发送数据时，内核或DMA外设把数据从内存（变量）写入到发送数据寄存器TDR后，发送控制器将自动把数据从TDR加载到发送移位寄存器，然后通过串口线TX,把数据一位一位（bit）地发送出去，在数据从TDR转移到移位寄存器时，会产生发送寄存器TDR已空事件TXE,当数据从移位寄存器全部发送出去时，会产生数据发送完成事件TC,这些事件可以在状态寄存器中查询到。而接收数据则是一个逆过程，数据从串口线RX一位一位地输入到接收移位寄存器，然后自动地转移到接收数据寄存器RDR,最后用内核指令或DMA读取到内存（变量）中。发送完毕或者接收完毕都会有相应的状态或者事件，我们写代码时就可以通过这些事件来判断是否接收或者发送完毕，然后做出下一步。

注意：以数据接收为例，

因为是串行通信，所以是一个位一个位传输进来，

但是MCU不可能一位一位的去读取，MCU是一次性的读取进来，所以这里涉及到移位寄存器。

 

USART接收数据框图

 

 CPU可以通过总线去读取接收数据寄存器（RDR）

 

 

USART发送数据框图

CPU将8位数据写到TDR，写完后，TDR将8位数据传输给
发送移位寄存器，移位寄存器会按位一位一位从IO口移出去，

 

 

转自 STM32 串口通信基础知识

 

 

 

这个框图分成上、中、下三个部分。本文大概地讲述一下各个部分的内容，具体的可以看《STM32中文参考手册》中的描述。

框图的上部分，上文已经介绍过。数据从RX进入到接收移位寄存器，后进入到接收数据寄存器，最终供CPU或者DMA来进行读取；数据从CPU或者DMA传递过来，进入发送数据寄存器，后进入发送移位寄存器，最终通过TX发送出去。

然而，UART的发送和接收都需要波特率来进行控制的，波特率是怎样控制的呢？

这就到了框图的下部分，在接收移位寄存器、发送移位寄存器都还有一个进入的箭头，分别连接到接收器控制、发送器控制。而这两者连接的又是接收器时钟、发送器时钟。也就是说，异步通信尽管没有时钟同步信号，但是在串口内部，是提供了时钟信号来进行控制的。而接收器时钟和发送器时钟有是由什么控制的呢？

可以看到，接收器时钟和发送器时钟又被连接到同一个控制单元，也就是说它们共用一个波特率发生器。同时也可以看到接收器时钟（发生器时钟）的计算方法、USRRTDIV的计算方法。

这里需要知道一个知识点：

    UART1的时钟：PCLK2（高速）；
    UART2、UART3、UART4的时钟：PCLK1（低速）。
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