USART笔记 基于STM32F107VCT6

USART   通用同步异步收发器

通用同步异步收发器(USART)提供了一种灵活的方法与使用工业标准NRZ异步串行数据格式的外部设备之间进行全双工数据交换。USART利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。 它支持同步单向通信和半双工单线通信，也支持LIN( 局部互连网) ，智能卡协议和IrDA(红外数据组织)SIR ENDEC 规范，以及调制解调器(CTS/RTS) 操作。它还允许多处理器通信。使用多缓冲器配置的DMA方式，可以实现高速数据通信。

 

简单点讲：

USART模式支持：通用的全双工异步通信模式（UART）、智能卡模式（ISO7816-3，单线半双工异步模式，但与UART是有区别的）、同步模式（类SPI）、硬件流控模式（调制解调器）、IrDA 模式、LIN通信模式。

 

USART UART在功能上的区别如下图[摘自用户手册]

 

USART的中断可以查看用户手册，使能中断，需要使能NVIC中的，同时还要使能USART模块中的中断使能位：【如果按照步骤做后，程序运行不正确，可直接通过偏移地址直接查看各硬件寄存器的相关位，来看程序配置的结果是否正确】

   NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQChannel;

   NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;

   NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

   NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

   NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

 

   USART_ITConfig(USART2,USART_IT_RXNE,ENABLE);

部分主要特性：

●  全双工的，异步通信 

●  NRZ标准格式 

●  分数波特率发生器系统 

    ─   发送和接收共用的可编程波特率，最高达4.5Mbits/s 

●  可编程数据字长度(8 位或9位) 

●  可配置的停止位-支持1 或2个停止位 

●  LIN主发送同步断开符的能力以及LIN从检测断开符的能力 

    ─   当USART硬件配置成LIN时，生成13位断开符；检测10/11位断开符 

●  发送方为同步传输提供时钟 

●  IRDA SIR  编码器解码器 

    ─   在正常模式下支持3/16 位的持续时间 

●  智能卡模拟功能 

    ─   智能卡接口支持ISO7816-3 标准里定义的异步智能卡协议 

    ─   智能卡用到的0.5和1.5个停止位 

●  单线半双工通信 

●  可配置的使用DMA的多缓冲器通信 

    ─   在SRAM 里利用集中式DMA缓冲接收/发送字节

●  单线半双工通信

●  单独的发送器和接收器使能位

●  校验控制 【硬件完成】

    ─   发送校验位 

    ─   对接收数据进行校验 

●  检测标志 

    ─   接收缓冲器满 

    ─   发送缓冲器空 

    ─   传输结束标志 

●  四个错误检测标志 

    ─   溢出错误 

    ─   噪音错误 

    ─   帧错误 

    ─   校验错误

● 10个带标志的中断源 

    ─  CTS改变 

    ─  LIN断开符检测 

    ─   发送数据寄存器空 

    ─   发送完成 

    ─   接收数据寄存器满 

    ─   检测到总线为空闲 

    ─   溢出错误 

    ─   帧错误 

    ─   噪音错误 

    ─   校验错误 

●  多处理器通信 -- 如果地址不匹配，则进入静默模式

●  两种唤醒接收器的方式：地址位(MSB ，第9位)，总线空闲 

 

USART功能概述

接口通过三个引脚与其他设备连接在一起( 见图248 ) 。任何USART双向通信至少需要两个脚：接

收数据输入(RX)和发送数据输出(TX) 。 

RX：接收数据串行输。通过过采样技术来区别数据和噪音，从而恢复数据。 

TX：发送数据输出。当发送器被禁止时，输出引脚恢复到它的I/O 端口配置。当发送器被激活，并且不发送数据时，TX引脚处于高电平。在单线和智能卡模式里，此I/O 口被同时用于数据的发送和接收。

 

USART的智能卡模式

简介

   CPU卡：也称智能卡，卡内的集成电路中带有微处理器CPU、存储单元（包括随机存储器RAM、程序存储器ROM（FLASH）、用户数据存储器EEPROM）以及芯片操作系统COS。装有COS的CPU卡相当于一台微型计算机，不仅具有数据存储功能，同时具有命令处理和数据安全保护等功能。CPU卡芯片通俗地讲就是指芯片内含有一个微处理器，它的功能相当于一台微型计算机。人们经常使用的集成电路卡（IC卡）上的金属片就是CPU卡芯片。

智能卡接口

   智能卡时钟发生器为与之相连的智能卡提供时钟信号。智能卡使用这个时钟产生在智能卡与USART模块之间进行串行通信的波特率时钟。如果智能卡上有CPU，该时钟将同时提供给CPU使用。智能卡接口操作要求，在卡上的CPU运行代码时可以调整时钟速率，这样可以改变通讯的波特率，或者可以提升智能卡的性能。在ISO7816-3标准中详细描述了，协商时钟速率和改变时钟速率的协议。这个时钟被用作智能卡内CPU的时钟，因此更新微控制器输出的时钟频率必须和智能卡时钟同步，应注意保证没有比短周期的40％更短的脉冲。

   ISO 7816-3标准为异步协议定义了时间基准单位，称作ETU(elementary time units)，它与输入至智能卡的时钟频率有关。一个ETU的长度是一个位时间。USART接收器和发送器在内部通过Rx_SW信号相连接。必须将USART模块设置为智能卡模式，才能实现从STM32F10xxx向智能卡传输数据。

      RST(智能卡复位)、3/5V(3V或5V)、VCC (管理VCC)以及OFF信号(智能卡检测信号)由软件控制GPIO

      的端口实现（USART硬件只提供CLK、IO两个引脚，其他的都是软件模式实现）。为了使数据信号以

      正确的驱动连接到智能卡IO引脚，应当把USART_TX端口的GPIO位编程为复用开漏输出模式，为把

      时钟发生器连接到Smartcard_CLK的引脚，USART_CK端口的GPIO位应配置为复用推挽输出模式。

 

   智能卡接口是异步通信接口，但是是单线半双工异步通信，通信与微处理器通信的过程没有直接的关系，但是该时钟输送至智能卡，智能卡时钟发生器为与之相连的智能卡提供时钟信号。智能卡使用这个时钟产生在智能卡与

USART模块之间进行串行通信的波特率时钟。如果智能卡上有CPU，该时钟将同时提供给CPU使用。

智能卡是一个单线半双工通信协议，当与智能卡相连接时，USART的TX驱动一根智能卡也驱动的双向线【usart端收发都在一个引脚上，在智能卡模式下在芯片内部通过媒介连接，这也是与智能卡的异步模式与UART通用的异步模式的区别，且智能卡的异步模式处理器还要外送时钟给智能卡使用】。为了做到这点，SW_RX必须和TX连接到相同的I/O 口。在发送开始位和数据字节期间，发送器的输出使能位TX_EN被置起，在发送停止位期间被释放( 弱上拉) ，因此在发现校验错误的情况下接收器可以将数据线拉低。如果TX_EN不被使用，在停止位期间TX被拉到高电平：这样的话，只要TX配置成开漏，接收器也可以驱动这根线。