各種總線協定彙總（三）- UART

三、UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）

文章目錄

• • • 三、UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）
    • • （一）、UART接口
      • （二）、UART結構原理
      • • 1、資料幀
        • 2、接收器
        • 3、發送器
        • 4、應用
      • （三）、UART總線設定程式

UART是通用異步收發器（異步串行通信口）的英文縮寫，它包括了RS232、RS449、RS423、RS422和RS485等接口标準規範和總線标準規範，即UART是異步串行通信口的總稱。

（一）、UART接口

TX（transmit）：發送資料接口

RX（receive）：接收資料接口

通信時資料接口要交叉連接配接 ：　 TX1->RX2 　 RX1->TX2

和SPI相比，UART需要收發方都有準确的波特率（時鐘源）。

（二）、UART結構原理

1、資料幀

idle status：high （確定線路沒損壞）–>

start bit：low –>

data size：8 bits（通常先傳最低位資料bit，可選奇偶檢驗bit） –>

stop bit：high

2、接收器

接收器在每個時鐘脈沖時測試接收到的信号狀态是否為開始比特。如果開始比特的低電平持續傳輸1個比特所需時間的一半以上，則認為開始了一個資料幀的傳輸；否則，則認為是毛刺脈沖并忽略。到了下一個比特時間後，線路狀态被采樣并送入移位寄存器。

3、發送器

UART把一個字元放入移位寄存器，就開始産生一個資料幀。對于全雙工通信，發送與接受使用不同的移位寄存器。使用更大的FIFO使得主機處理器或DMA放置多個位元組後由UART自主完成傳輸。

4、應用

接收與發送的UART必須達成資料幀協定。如果接收方發現這方面錯誤，會向主機報告"framing error"标志。

典型的連接配接moderm的序列槽，使用8個比特表示一個位元組，沒有奇偶校驗位，1個停止位。比特率除以10就是發送ASCII字元的傳輸速率。

超低成本的嵌入式系統沒有UART而是用處理器來實作異步串行通信。

（三）、UART總線設定程式

　　//如果要用USART實作發送并回傳的話就定義NVIC（Nested Vectored Interrupt Controller）
　　/*initialize NVIC*/
　　 static void NVIC_Config(void){
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	/*嵌套中斷向量控制組的選擇*/
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	
	/*配置USART為中斷源*/
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = 	USART1_IRQn ;
	/*搶占優先級為1*/
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
	/*子優先級為1*/
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
	/*使能中斷*/
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	/*initializatio*/
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

　　/*initialize USART*/
　　 void USART_Config(void){
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	
	//打開序列槽GPIO和USART的時鐘和功能複用 IO 時鐘
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1,　ENABLE);
	
	//将USART Tx的GPIO配置為推挽複用模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	//将USART Rx的GPIO配置
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	/*配置序列槽的工作參數*/
	//配置波特率
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
	//配置幀資料字長
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	//配置停止位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	//配置校驗位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
	//配置硬體流控制
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl =USART_HardwareFlowControl_None;
	//配置工作模式，收發
	USART_InitStructure.USART_Mode =  USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;
	//完成序列槽的初始化配置
	USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);
	//序列槽中斷優先級配置
	NVIC_Config();
	//使能序列槽接收中斷
	USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);
	//使能序列槽
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}

// 使用的時候需要包含stdio.h 然後用printf
// 重定向c庫函數printf到USART1
int fputc(int ch, FILE *f)
{
                /* 發送一個位元組資料到USART1 */
                USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);
                /* 等待發送完畢 */
                while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);         
                return (ch);
}

//接收中斷
 void USART1_IRQHandler(void){
	 uint8_t ucTempt;
	 if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET){
     //接收寄存器滿了以後 發送資料給緩沖區再将資料發送出去
		 ucTempt = USART_ReceiveData(USART1);
		 USART_SendData(USART1,ucTempt);
	 }
 }
           

參考資料：

Wikipedia UART

Wikipedia 異步串行通信