STM32之USART

概述

串口通信，通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter ），简称UART；而USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）通用同步收发传输器。

USART主要用于产生相关接口的协议信号，如RS-232，RS485等；

一、RS-232

RS-232:它是由美国电子工业协会（Electonic Industry Association）制定的串行通信的物理接口标准，它被广泛应用于计算机串行接口外设的连接;它规定了连接电缆和机械、电气特性、信号功能及发送过程。

在老式的台式计算机上会有一两个采用RS-232标准的接口，俗称为COM口，COM口一般采用DB-9(9针)的形式。

RS-232的物理接口

其中接线口以针式引出信号线的称为公头，以孔式引出信号线的称为母头。

各个引脚的定义：

对于这9个引脚，实际上并没有用到那么多，一般情况只需要RXD、TXD、GND三根线即可。

野火stm32f407开发板上UART使用的电平标志是TTL电平标志，图1是TTL与RS-232的差别：

                         图1

RS-232的电平标准能有有效减少信号的衰减，相比于UART，能更远的传输数据。因此，PC的com端口与stm32开发板连接时，需要使用MAX3232芯片实现RS-232电平与TTL电平之间的转换才能进行相互通信。

二、异步串口通信协议

在串口通信中，规定了异步串口通信协议：异步串行通信的数据帧由起始位、数据位、校验位、停止位4个部分组成。

起始位：平时收发引脚的电平都为高电平，串口要发送数据时，发送的数据帧以逻辑0为传输数据的开始，
数据位：数据长度为8/9位数据位，采用由最低有效位到最高有效位一位一位地传输。
校验位：用于检验数据是否有效，提高数据传输的准确率，该位为可选项，若校验位为“0”，表示不对数据进行校验；若校验位为“1”，表示对数据进行奇校验或偶校验。
停止位：一帧数据传送完毕的标志，一般固定为高电平，位数1至2位数据位。

三、UART内部结构(了解即可）

SW_RX：智能卡通信接口

IrDA：红外线数据协会

这些引脚暂时不用，发送数据寄存器（TDR）与接收数据寄存器（RDR）共用同一个地址；

发送移位寄存器的作用：把数据一位一位地发送出去。

比如某一时刻给TDR写入0x55，那么在寄存器中就是以0101 0101存储，系统就会检查当前发送移位寄存器是否有数据在移位，如果没有，就会把0x55全部发送到发送移位寄存器中，准备发送，在此工程中，会置一个标志位TXE（TX Empty：发送寄存器为空）。如果TXE置1，就可以继续在TDR写下一个数据。

发送移位寄存器就会在下面的发生器控制的驱动下，向右一位一位地把数据输出到TX引脚，也就是低位先行。

有了TDR和发送数据移位寄存器的双重缓存下，能保证发送数据期间，数据桢之间没有空闲。

而在接收端，在接收器控制的驱动下，接收移位寄存器一位一位地读取电平，向放在最高位，然后往右移，当移位寄存器里的数据全部移位完成，就会全部转移到接收数据寄存器（RXD）中，在数据转移的工程中，系统也会置一个标志位RXNE（接收数据寄存器不为空），当RXNE置1时，接收移位寄存器就可以直接移位接收下一位数据。

硬件数据流控制：如果发送设备发送数据太快，接收设备来不及处理，就会出现数据丢弃和覆盖的现象。nRTS: Request To Send，输出引脚"n"表示低电平有效；nCTS:Clear To Send清除发送，输入引脚。在实际工程中，接受设备的nRTS与发送设备的nCTS连接，当发送设备中的nCTS引脚接收到接收设备nRTS的低电平信号时，发送设备的TX发送数据。

三、串口通信的缺点

虽然串口通信只需要两根收发线和约定好通讯协议即可，但它也同样具有局限性：

1、传输速度慢

2、不支持一对多通信

3、不能远距离传输数据