串口通訊（中）——USART

USART框圖

這裡簡單介紹下USART框圖。

TX為發送數據的輸出引腳，RX為接收數據的輸入引腳，SCLK為發送器時鐘輸出引腳（同步模式下會用到）。其中SCLK來源於APB1匯流排時鐘（36MHz）和APB2匯流排時鐘（72MHz）。

這裡涉及到USART數據寄存器（USART_DR）。如圖10-2。

數據的發送和接收

從圖10-2的寄存器描述我們知道，USART_DR實際上包含了一個發送用的TDR寄存器，一個接收用的RDR寄存器。發送時，把TDR內容轉移到發送移位寄存器，由發送移位寄存器一位一位發出；接收時，把收到的每一位保存到接收移位寄存器然後再轉移到RDR。

USART有專門的發送器和接收器，在使用USART前需要先使能USART，將USART_CR1寄存器的UE位置1即可。而發送或接收的數據字長可選8位或9位，由USART_CR1的M位控制。

要啟動數據發送，需要先使能USART_CR1的TE位，則發送移位寄存器的數據會在TX引腳輸出，從低位開始發送，如果是同步模式，則SCLK也會輸出時鐘信號。在非同步模式中，一個字元幀包含三部分：起始位+數據幀+停止位。中間部分的數據幀則是我們要發送的8位或9位數據。當使能TE位後，發送器開始會先發送一個空閑幀，然後往USART_DR寫入要發送的數據。發送完成後，等待狀態寄存器（USART_SR）的TC位置1後，則代表數據傳輸完成，同時如果USART_CR1的TCIE位置1，將產生中斷。

同理，在接收時，需要置位USART_CR1的RE位，使能接收。接收完成後，會把USART_SR的RXNE位置1，同時如果USART_CR1的RXNEIE位置1，可以產生中斷。

USART_DR、USART_SR和USART_CR1~3需要結合使用，相關寄存器描述可自行查閱參考手冊。

波特率相關

USART中，波特率和比特率的值相等，所以一般不區分這兩個概念。波特率越大，傳輸速率越快。USART的發送器和接收器使用相同的波特率，公式如下：

boud =

其中boud為波特率的值，f為USART時鐘頻率，USARTDIV是USART分頻器除法因子，如圖10-3的寄存器描述。

由描述可知，DIV_Mantissa為USARTDIV的整數部分，DIV_Fraction為USARTDIV的小數部分。那麼，

USARTDIV = DIV_Mantissa + DIV_Fraction / 16

波特率的常用值有2400、9600、19200、115200。

例如，掛載在APB2匯流排的USART1，其有72MHz的時鐘頻率，即f=72MHz，假設我們需要115200的波特率，則由上面的公式可得：

115200 = 72000000 / (16*USARTDIV)

我們能得到USARTDIV=39.0625，那麼

DIV_Mantissa=39=0x17，

DIV_Fraction=0.625*16=1=0x01

這時我們應該設置USART_BRR的值為0x171。

校驗控制

USART還支持奇偶校驗。當使用校驗位時，數據幀長度為8位數據幀加上1位校驗位，共9位，此時USART_CR1的M位需要置1。將USART_CR1的PCE位置1可以使能校驗控制。奇偶校驗由硬體自動完成，在發送數據時會自動添加校驗位，接收數據時會自動驗證校驗位。接收數據驗證校驗位時如果校驗失敗，USART_SR的PE位將會置1，同時如果USART_CR1的PEIE位置1，便能產生奇偶校驗中斷。

使能校驗控制後，每個字元幀組成將變為：起始位+數據幀+校驗位+停止位。

附上篇有關串口通訊的介紹：串口通訊（上）——基礎概念

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