有关USART通用异步收发传输器的知识汇总

　　01、USART的特点
　　USART是通用异步收发传输器（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter），通常称作UART，是一种异步收发传输器，是设备间进行异步通信的关键模块。UART负责处理数据总线和串行口之间的串/并、并/串转换，并规定了帧格式；通信双方只要采用相同的帧格式和波特率，就能在未共享时钟信号的情况下，仅用两根信号线（Rx和Tx）就可以完成通信过程，因此也称为异步串行通信。
　　全双工异步通信。
　　小数波特率发生器系统，提供精确的波特率。
　　可配置的16倍过采样或8倍过采样，因而为速度容差与时钟容差的灵活配置提供了可能。
　　可编程的数据字长度（8位或者9位）；
　　可配置的停止位（支持1或者2位停止位）；
　　可配置的使用DMA多缓冲器通信。
　　单独的发送器和接收器使能位。
　　检测标志：① 接受缓冲器 ②发送缓冲器空 ③传输结束标志
　　多个带标志的中断源。触发中断。
　　其他：校验控制，四个错误检测标志。
　　通信结构
　　
　　02、USART简介
　　2.1、数据传输模型
　　
　　2.2、帧结构
　　串口异步通信需要定义的参数
　　① 起始位
　　② 数据位（8位或者9位）
　　③ 奇偶校验位（第9位）
　　④ 停止位（1，15，2位）
　　⑤ 波特率设置
　　带奇偶校验的数据为就是9位
　　
　　1.数据包
　　串口通讯的数据包由发送设备通过自身的TXD接口传输到接收设备得RXD接口，在协议层中规定了数据包的内容，具体包括起始位、主体数据（8位或9位）、校验位以及停止位，通讯的双方必须将数据包的格式约定一致才能正常收发数据。
　　2.波特率
　　由于异步通信中没有时钟信号，所以接收双方要约定好波特率，即每秒传输的码元个数，以便对信号进行解码，常见的波特率有4800、9600、115200等。STM32中波特率的设置通过串口初始化结构体来实现。
　　3.起始和停止信号
　　数据包的首尾分别是起始位和停止位，数据包的起始信号由一个逻辑0的数据位表示，停止位信号可由0.5、1、1.5、2个逻辑1的数据位表示，双方需约定一致。STM32中起始和停止信号的设置也是通过串口初始化结构体来实现。
　　4.有效数据
　　有效数据规定了主题数据的长度，一般为8或9位，其在STM32中也是通过串口初始化结构体来实现的。
　　5.数据校验
　　在有效数据之后，有一个可选的数据校验位。由于数据通信相对更容易受到外部干扰导致传输数据出现偏差，可以在传输过程加上校验位来解决这个问题。校验方法有奇校验（odd）、偶校验（even）、0 校验（space）、1 校验（mark）以及无（noparity）。这些也都可以在串口初始化结构体中实现的。
　　2.3、波特率
　　
　　OVER8，用于配置过采样，通常情况下，OVER8设置为0。
　　
　　如果时钟时84M
　　USARTDIV = 84000000/（115200*16） = 45.572
　　那么得到：
　　DIV_Fraction = 16*0.572 = 0x09;
　　DIV_Mantissa = 45 = 0x2D;
　　03、STM32的USART
　　根据STM32F207数据手册，STM32F207一共6个串口
　　
　　下文我们以USART1为例讲解
　　从STM32F207数据手册的Table10. Alternate functionmapping图中看到USART1的对应管脚，下文我们选择PA9和PA10作为USART1的管脚。
　　
　　04、代码配置
　　配置中断优先级。
　　/* Enable the USARTx Interrupt */
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =1;
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
　　NVIC_Init（&NVIC_InitStructure）;
　　打开串口与相应的GPIO引脚，配置好相应串口信息与GPIO引脚的工作模式。
　　/* Enable GPIO clock */
　　RCC_AHB1PeriphClockCmd（RCC_AHB1Periph_GPIOA， ENABLE）;
　　/* Enable UART1 clock */
　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_USART1， ENABLE）;
　　/* Connect PXx to USARTx_Tx*/
　　GPIO_PinAFConfig（GPIOA， 9， GPIO_AF_USART1）;
　　/* Connect PXx to USARTx_Rx*/
　　GPIO_PinAFConfig（GPIOA， 10， GPIO_AF_USART1）;
　　/* Configure USART Tx as alternate function */
　　GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
　　GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
　　GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;
　　/* Configure USART Rx as alternate function */
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
　　GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;
　　配置USART1。
　　USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;//配置波特率
　　USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//配置数据字长
　　USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//配置停止位
　　USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//配置校验位
　　USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//配置硬件流控制
　　USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//配置工作模式，收发一起
　　/* USART configuration */
　　USART_Init（USART1， &USART_InitStructure）;// 完成串口的初始化配置
　　使能中断配置。
　　USART_ITConfig（USART1， USART_IT_TC， ENABLE）;
　　USART_ITConfig（USART1， USART_IT_RXNE， ENABLE）
　　我们配置了发送传输完成中断和接收数据寄存器非空中断。我们可以配置很多类型中断，在ST提供的标准库函数中看到。
　　/**
　　* @brief Enables or disables the specified USART interrupts.
　　* @param USARTx： where x can be 1， 2， 3， 4， 5 or 6 to select the USART or
　　* UART peripheral.
　　* @param USART_IT： specifies the USART interrupt sources to be enabled or disabled.
　　* This parameter can be one of the following values：
　　* @arg USART_IT_CTS： CTS change interrupt
　　* @arg USART_IT_LBD： LIN Break detection interrupt
　　* @arg USART_IT_TXE： Transmit Data Register empty interrupt
　　* @arg USART_IT_TC： Transmission complete interrupt
　　* @arg USART_IT_RXNE： Receive Data register not empty interrupt
　　* @arg USART_IT_IDLE： Idle line detection interrupt
　　* @arg USART_IT_PE： Parity Error interrupt
　　* @arg USART_IT_ERR： Error interrupt（Frame error， noise error， overrun error）
　　* @param NewState： new state of the specified USARTx interrupts.
　　* This parameter can be： ENABLE or DISABLE.
　　* @retval None
　　*/
　　最后使能串口。
　　/* Enable USART */
　　USART_Cmd（USART1， ENABLE）;
　　main主函数，功能是LCD显示串口接收的10个字符（如果不是ascii码则不显示），串口倒序返回接收到的10个字节。
　　int main（void）
　　{
　　/*省略初始化部分代码*/
　　while （1）
　　{
　　if（LCD_refresh_flg）{
　　LCD_refresh_flg = 0;
　　LCD_ShowString（0，16，receive_data）;
　　receive_num--;
　　USART_SendData（USART1， receive_data［receive_num--］）;
　　send_flg = 1;
　　}
　　}
　　}
　　因为使能了中断，我们还需要编写中断函数。
　　void USART1_IRQHandler（void）
　　{
　　if（USART_GetFlagStatus（USART1， USART_FLAG_TC））
　　{
　　if（send_flg == 1）{
　　if（receive_num==0）{
　　USART_SendData（USART1， receive_data［receive_num］）;
　　send_flg = 0;
　　receive_flg = 1;
　　}else{
　　USART_SendData（USART1， receive_data［receive_num--］）;
　　}
　　}
　　USART_ClearFlag（USART1， USART_FLAG_TC）;
　　}
　　if（USART_GetFlagStatus（USART1， USART_FLAG_RXNE））
　　{
　　if（（receive_flg）&&（send_flg == 0））{
　　receive_data［receive_num++］ = USART_ReceiveData（USART1）;
　　if（receive_num==10）{
　　receive_flg = 0;
　　LCD_refresh_flg = 1;
　　}
　　}
　　USART_ClearFlag（USART1， USART_FLAG_RXNE）;
　　}
　　}
　　下载验证
　　LCD显示屏可以显示接收的10个字符，且PC以100ms为间隔发送数据，发送977包收到977包回复，测试demo就够健壮，没有出现丢包。