stm32-串口

数据通信的基础概念

串行/并行通信

单工/半双工/全双工通信

同步/异步通信

波特率

1. 比特率：每秒钟传送的比特数，单位 bit/s
2. 波特率：每秒钟传送的码元数，单位 Baud
3. 比特率 = 波特率 * log2 M ，M 表示每个码元承载的信息量
4. 二进制系统中，波特率数值上等于比特率

常见的串行通信接口

串口(RS-232)

#串口

什么是串口

RS-232 电平与 COMS/TTL 电平对比

设备间的 RS-232 通信示意图

STM32 串口与电脑 USB 口通信示意图

RS-232 异步通信协议

lsb:最低有效位，位 0
msb:最高有效位，位 7

STM32 的 USART

#usart

STM32 的 USART 简介

Universal synchronous asynchronous receiver transmitter，通用同步异步收发器 usart
Universal asynchronous receiver transmitter，通用异步收发器 uart
USART/UART 都可以与外部设备进行全双工异步通信
USART，我们常用的也是异步通信

STM32 的 USART 主要特征

1. 全双工异步通信
2. 单线半双工通信
3. 单独的发送器和接收器使能位
4. 可配置使用 DMA 的多缓冲器通信
5. 多个带标志的中断源

   参考：STM32xxxx 参考手册（中文版）.pdf    USART 相关章节

如何快速查看 STM32 某个外设的数量及其对应的引脚?

参考：ST MCU 最新选型手册.pdf

STM32F1/F4/F7 的 USART 框图

需要了解的点：
①，发送/接收数据的流程
②，相关寄存器作用
③，设置波特率

STM32F1/F4/F7/H7 的 USART 框图简化版

设置 USART/UART 波特率（F1）

波特率计算公式：baud=f_ck /(16∗USARTDIV)，算出 usartdiv 就可以算出上面的 div_mantissa(整数部分)，fraction 就是小数部分，也可以算出来，然后写道寄存器里面去
其中"f_ck"是串口的时钟，如：USART1 的时钟是 PCLK2,其他串口都是 PCLK1（上图）

如何使用寄存器操作的方式设置波特率 - USART1 为例

uint16_t mantissa;
uint16_t fraction;
mantissa=39;
fraction=0.0625*16+0.5=0x01;          /* USARTDIV = DIV_Mantissa + (DIV_Fraction/16) */
USART1->BRR = (mantissa << 4) + fraction;

波特率设置通用公式推演（F1）

USART 寄存器介绍（F1）可略

控制寄存器 1（CR1）

该寄存器需要完成的配置：
位 13：使能 USART
位 12：配置 8 个数据位
位 10：禁止检验控制
位 5：使能接收缓冲区非空中断
位 3：使能发送
位 2：使能接收

控制寄存器 2（CR2）

该寄存器需要完成的配置：配置 1 个停止位

控制寄存器 3（CR3）

该寄存器需要完成的配置：配置不选择半双工模式

数据寄存器（DR）

设置好控制和波特率寄存器后，往该寄存器写入数据即可发送，接收数据则读该寄存器

状态寄存器（SR）

根据 TC 位可以知道能否发数据，根据 RXNE 位知道是否收到数据

需要配置的时序总结（需要查看进行配置）

HAL 库外设初始化 MSP 回调机制（了解）

#MSP

HAL 库外设初始化 MSP 回调机制- USART 为例

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
    if(huart->Instance == USART1)                /* 如果是串口1，进行串口1 MSP初始化 */
    {
  /* （1）使能USART1和对应IO时钟，（2）初始化IO，（3）使能USART1中断，设置优先级 */
    }
}

HAL 库中断回调机制（了解）

#IRQ

中断服务函数在.s 里面找到

HAL 库中断回调机制 - USART 为例（F1）

UART中断回调函数：
HAL_UART_TxCpltCallback();                      /* 发送完成回调函数 */
HAL_UART_TxHalfCpltCallback();                  /* 半发送完成回调函数 */
HAL_UART_RxCpltCallback();                      /* 接收完成回调函数（这个多用） */
HAL_UART_RxHalfCpltCallback();                  /* 半接收完成回调函数 */
HAL_UART_ErrorCallback();                       /* UART错误回调函数 */
HAL_UART_AbortCpltCallback();                   /* UART中止回调函数 */
HAL_UART_AbortTransmitCpltCallback();           /* UART发送中止回调函数 */
HAL_UART_AbortReceiveCpltCallback();            /* UART接收中止回调函数 */

- Date:2023-06-18

• Time:20:26
• Subject: none
• Tags: #stm32 #配置
  [[2023-06]]

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USART/UART 异步通信配置步骤（掌握）

1. 配置串口工作参数 2. HAL_UART_Init()
2. 串口底层初始化
   1. HAL_UART_MspInit()    配置 GPIO、NVIC、CLOCK 等 上一个笔记里面有
3. 开启串口异步接收中断
   1. HAL_UART_Receive_IT()
4. 设置优先级，使能中断
   1. HAL_NVIC_SetPriority()、 HAL_NVIC_EnableIRQ()
5. 编写中断服务函数
   1. USARTx_IRQHandler()、 UARTx_IRQHandler()
6. 串口数据发送
   1. USART_DR， HAL_UART_Transmit()

HAL 库相关函数介绍

1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef * huart)
   1. handletypedef 命名的是句柄
      关键结构体（F1）：

typedef struct
{    uint32_t BaudRate;   /* 波特率 */
     uint32_t WordLength;   /* 字长 */
     uint32_t StopBits;   /* 停止位 */
     uint32_t Parity;   /* 奇偶校验位 */
     uint32_t Mode;   /* UART 模式 */
     uint32_t HwFlowCtl;   /* 硬件流设置 */
     uint32_t OverSampling;   /* 过采样设置 */
}UART_InitTypeDef

2. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef _ huart , uint8_t _ pData , uint16_t Size)
   1. 作用：以中断的方式接收指定字节的数据
   2. 形参 1 是 UART_HandleTypeDef 结构体类型指针变量
   3. 形参 2 是指向接收数据缓冲区
   4. 形参 3 是要接收的数据大小，以字节为单位
3. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef _ huart,  uint8_t _ pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
   1. 作用：以阻塞的方式发送指定字节的数据(必须发送完才能接受，和上面有区别)
   2. 形参 1 ：UART_HandleTypeDef 结构体类型指针变量
   3. 形参 2：指向要发送的数据地址
   4. 形参 3：要发送的数据大小，以字节为单位
   5. 形参 4：设置的超时时间，以 ms 单位

IO 引脚复用功能（掌握）

#复用

何为复用？

1. 通用：IO 端口的输入或输出是由 GPIO 外设控制，我们称之为通用
2. 复用：IO 端口的输入或输出是由其它非 GPIO 外设控制，我们称之为复用

STM32F1 的 IO 引脚复用

参考：STM32F103ZET6（中文版）.pdf     第 3 小节   引脚定义

IO 引脚复用映射示意图

温馨提示：IO 引脚与 AF(0~15)具体定义关系，需要参考对应的芯片数据手册

GPIO 复用功能低位寄存器(AFRL)

GPIO 复用功能高位寄存器(AFRH)

摘自：STM32F4xx 参考手册_V4（中文版）.pdf，7.4.9 节 7.4.10

实验