STM32的USART1與USART2模塊串行數據通訊功能

STM32的USART1與USART2模塊支持多種功能，包括IrDA紅外、Smart Card(IC卡)等。本文就其串行數據通訊功能進行講解。

USART功能圖：

一般情況串口都采用異步方式通訊，因此本文只講解異步通訊方式(UART)。異步模式下串口采用Tx、Rx兩線，其數據模式如圖：

上圖為數據長度為8位(包括1位校驗)的情形。位數據的意義：

總線空閑 ：空閑時線上為高電平。

起始位 ：一位邏輯0信號幀，代表傳輸開始。

數據位 ：可以為7位或8位數據。低位開始傳輸

校驗位： 若啟用，使得邏輯1的位數應為偶數(偶校驗)或奇數(奇校驗)。若不啟用，該位由一位數據幀替代(多一位數據)。

停止位： 一位或兩位邏輯1，標志一個數據字符傳輸完成。

※一般情況下個人推薦①數據長度為9位(有效數據8位+一位校驗)或②數據8位(無校驗)；并盡量采用ascii或16進制編碼方式。

UART配置結構體LL_USART_InitTypeDef

typedef struct
{
  uint32_t BaudRate;/*
  配置波特率；通過LL_USART_SetBaudRate()函數實現
  @param BaudRate=115200,9600.etc
  */
  uint32_t DataWidth;/*
  配置數據幀數；通過LL_USART_SetDataWidth()函數實現
  @param DataWidth = LL_USART_DATAWIDTH_8B 
                     LL_USART_DATAWIDTH_9B
  */
  uint32_t StopBits;/*
  設置停止位數；通過LL_USART_SetStopBitsLength()實現
  @param StopBits = LL_USART_STOPBITS_0_5  0.5stop bit 
                    LL_USART_STOPBITS_1     1 stop bit 
                    LL_USART_STOPBITS_1_5  1.5stop bits 
                    LL_USART_STOPBITS_2     2stop bits
  */
  uint32_t Parity;/*
  設置校驗位；通過LL_USART_SetParity()實現
  @param Parity = LL_USART_PARITY_NONE 
                  LL_USART_PARITY_EVEN  偶校驗
                  LL_USART_PARITY_ODD  奇校驗
  */
  uint32_t TransferDirection;/*
  設置數據收發模式；通過LL_USART_SetTransferDirection()實現
  @param TransferDirection = LL_USART_DIRECTION_NONE 雙向禁用
                             LL_USART_DIRECTION_RX 單接收
                             LL_USART_DIRECTION_TX 單發送
                             LL_USART_DIRECTION_TX_RX 發送&接收
  */ 
  uint32_t HardwareFlowControl; /*
  用于RS232的其他硬件引腳配置(CTS、RTS);通過LL_USART_SetHWFlowCtrl()實現
  @param HardwareFlowControl = LL_USART_HWCONTROL_NONE 無
                               LL_USART_HWCONTROL_RTS RTS
                               LL_USART_HWCONTROL_CTS CTS
                               LL_USART_HWCONTROL_RTS_CTS CTS&RTS
  */
  uint32_t OverSampling;/*
  設置過采樣。通過LL_USART_SetOverSampling()實現?！灰?  @param OverSampling = LL_USART_OVERSAMPLING_16 
                        LL_USART_OVERSAMPLING_8                
  */
} LL_USART_InitTypeDef;

__STATIC_INLINE void LL_USART_Enable(USART_TypeDef *USARTx);/*
啟用USART模塊；生成的初始化代碼中已調用。
@param USARTx= USART1 
               USART2 .etc
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_Disable(USART_TypeDef *USARTx);/*
關閉USART模塊
*/
__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsEnabled(USART_TypeDef *USARTx);/*
檢測USART模塊是否已開啟。
@retval = 0  !0
*/
※
ErrorStatus LL_USART_Init(USART_TypeDef *USARTx, LL_USART_InitTypeDef *USART_InitStruct);/*
USART初始化函數； @retval = SUCCESS  ERROR
*/

以下函數與狀態寄存器有關(相關函數只用于指示狀態，可以不使用)：

請在reset時先將使用到的位清零

※但若使能中斷，則中斷處理完全必須清零狀態位方能產生下一次interrupt

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_PE(USART_TypeDef *USARTx);/*
接收使能時，判斷是否發生奇偶性校驗錯誤(檢測PE位,當錯誤時置位，通過軟件清零)
※當CubeMx設置了奇偶校驗時有效
@retval = 1 發生過錯誤
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_PE(USART_TypeDef *USARTx)；/*
清零PE位。
*/

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_FE(USART_TypeDef *USARTx);/*
判斷是否發生幀錯誤(噪聲、斷開符)。(檢測FE位,當錯誤時置位，通過軟件清零)
@retval = 1 發生過錯誤
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_FE(USART_TypeDef *USARTx);/*
清零FE位
*/

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_NE(USART_TypeDef *USARTx)；/*
檢測噪聲錯誤。(檢測NE位,當錯誤時置位，通過軟件清零)
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_NE(USART_TypeDef *USARTx);/*
清零NE位
*/

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_ORE(USART_TypeDef *USARTx);/*
檢測過載錯誤。(讀取寄存器中數據尚未被讀取時收到新數據)（ORE位）
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_ORE(USART_TypeDef *USARTx);/*
清零ORE位
*/

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_IDLE(USART_TypeDef *USARTx)；/*
檢測總線空閑;（IDLE位）
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_IDLE(USART_TypeDef *USARTx);/*
清零IDLE位
*/

以下為使用頻繁的狀態寄存器相關函數：

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_RXNE(USART_TypeDef *USARTx);/*
讀數據非空   ;檢測讀取數據寄存器RDR狀態。
※讀取數據寄存器RDR 完全 完成一次數據接收時,該位被置位。@retval =1
※對讀取數據寄存器RDR的讀取操作可以硬件清零 該位。
不推薦軟件清零
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_RXNE(USART_TypeDef *USARTx);/*慎用*/


__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_TC(USART_TypeDef *USARTx);/*
發送完成   ;讀TC
當發送完一幀，且發送數據寄存器空時@retval = 1
需要通過軟件清零
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_TC(USART_TypeDef *USARTx);

__STATIC_INLINE uint32_t LL_USART_IsActiveFlag_TXE(USART_TypeDef *USARTx);/*
發送數據寄存器空     ; 檢測發送數據寄存器TDR狀態
※當發送數據寄存器TDR數據被送出時，該位被置位。 @retval = 1 
※對發送數據寄存器TDR的寫入操作可以硬件清零該位。
不推薦軟件清零
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_ClearFlag_TXE(USART_TypeDef *USARTx);/*慎用*/

相關寄存器：

串口中斷的使用

關于中斷源：

IDLE中斷：總線空閑中斷

RXNE中斷：接收緩沖區非空中斷※常用

TC中斷：發送完成中斷

TXE中斷：發送緩沖區空中斷

PE中斷：校驗失敗中斷※常用
※以上中斷發生將同時調用同一中斷函數void USARTx_IRQHandler(void)?？稍诤瘮祪扰袛嗑唧w的中斷源。

配置中斷使能：

__STATIC_INLINE void LL_USART_EnableIT_IDLE(USART_TypeDef USARTx);/
使能總線空閑中斷
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_EnableIT_RXNE(USART_TypeDef USARTx);/
使能RXNE中斷
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_EnableIT_TC(USART_TypeDef USARTx);/
使能TC中斷
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_EnableIT_TXE(USART_TypeDef USARTx);/
使能TXE中斷
*/
__STATIC_INLINE void LL_USART_EnableIT_PE(USART_TypeDef USARTx);/
使能PE中斷
*/

**禁用中斷 **

函數模板為LL_USART_DisableIT_xxx(USART_TypeDef *USARTx);

中斷程序編寫

使能串口中斷后，中斷調用函數為void USART?_IRQHandler(void)

若啟用了多個對應的中斷源，則應該在中斷函數中

判斷中斷源,再進行對應操作。

判斷原理：

初始化時啟用相應中斷并軟件清零用到的狀態位。

當觸發相應的事件時，中斷源的狀態位被置位，其余狀態位仍處于初始化后0態。此時跳轉執行中斷函數void USART?_IRQHandler(void)
在中斷函數中進行用到的狀態位的判斷，若狀態位為1則為中斷源
執行完后，將相應狀態位清零以使能下一次中斷

示例程序：以接收中斷為例

在 usart.c中:

void MX_USART1_UART_Init(void)
{
·
·
LL_USART_ClearFlag_RXNE(USART1);//強制清零狀態位
LL_USART_EnableIT_RXNE(USART1); //使能RXNE中斷
·
}

在it.c中

void USART1_IRQHandler(void)
{
 if (LL_USART_IsActiveFlag_RXNE(USART1))//判斷中斷源
 {
  LL_USART_TransmitData8(USART1, LL_USART_ReceiveData8(USART1));/*讀接收寄存器(8bit)并發送，
  *讀操作自動清零狀態位*/
  //LL_USART_ClearFlag_RXNE(USART1);//強制清零狀態位，不推薦使用
 }
}