STM32 UART通信协议详解：从物理层到协议层

STM32 UART通信协议是微控制器STM32中用于实现串行通信的一种标准协议，它基于通用异步收发传输器（UART），适用于简单的点对点通信。在本篇文章中，我们将深入理解UART通信的物理层和协议层，并探讨STM32的相关配置。 在物理层，UART通常使用TTL电平进行数据传输，其中逻辑1的电压范围是2.4V至5V，逻辑0的范围是0V至0.5V。然而，许多外部设备如DB9接口采用RS-232电平，其逻辑1的电压范围是-15V至-3V，逻辑0的电压范围是3V至15V。因此，为了使STM32与这些设备通信，我们需要一个电平转换芯片来转换TTL电平到RS-232电平，以便通过DB9接口进行通信。STM32F103的UART引脚分布图显示了其如何连接到外部设备的细节。 进入协议层，UART通信协议包括以下几个组成部分： 1. 起始位：通信开始时的一个低电平位，标志着数据传输的开始。 2. 数据体：由高电平表示逻辑1，低电平表示逻辑0，通常可设置为5位、6位、7位或8位，根据实际需求选择数据长度。 3. 校验位：用于检测数据传输过程中的错误，有奇校验、偶校验、1校验、0校验和无校验几种选择。 4. 终止位：通常为0.5、1、1.5或2个高电平位，用于标识数据传输的结束。 STM32的UART功能框图展示了数据接收和发送的过程。接收时，外部输入的数据通过RX接口进入接收移位寄存器，然后转移到数据寄存器，由接收控制器读取。发送时，数据首先被写入数据寄存器，再移至发送移位寄存器并通过TX接口发送出去。 配置STM32的UART涉及多个寄存器，例如： - USARTDIV用于计算波特率，由整数部分和小数部分共同决定。 - M位用于设定数据字的长度，可以选择不同位数的数据帧。 - PS位用于选择校验类型，设置偶校验或奇校验。 - STOP位用于设置停止位的数量，影响数据传输的准确性。 - DMAR和DMAT分别控制接收和发送的DMA（直接内存访问）功能，提高数据传输效率。 - TXE位表示发送数据寄存器是否为空，若置位表示可以发送新数据；TC位则表示发送完成，可用于中断处理。 STM32 UART通信协议是通过精心设计的物理层和协议层实现可靠的数据传输。在实际应用中，根据系统需求正确配置相关寄存器，确保发送和接收双方的设置一致，是实现稳定通信的关键。了解这些基础知识对于STM32开发者来说至关重要，有助于在项目中灵活运用UART通信功能。