STM32 USART工作原理深度解析

"STM32 USART 是微控制器中的一种通用同步/异步收发传输器，用于实现设备间的串行通信。本文将深入解析USART的工作原理及其关键组件，帮助读者理解如何有效地使用串口通信。" STM32的USART(通用同步/异步收发传输器)是其内置的通信接口之一，它支持全双工通信，允许在同一时间进行数据的发送和接收。在了解STM32 USART之前，首先要明白串口通信的基本概念，即数据通过一根线发送，另一根线接收，按照一定的波特率和起始、停止位进行传输。 **USART框图解释** 1. **发送移位寄存器(TX)**：负责将待发送的数据一位一位地移出。当数据被写入发送数据寄存器(DR)时，实际上是在写入发送移位寄存器TDR。TDR是只写的，当数据从TDR移到发送移位寄存器时，会设置标志位TXE（发送寄存器空）。 2. **接收移位寄存器(RX)**：与发送相反，它从RX引脚接收数据，并将其一位一位地移入。接收数据首先存储在接收移位寄存器，然后在移位完成时一次性转移到接收数据寄存器RDR。接收移位寄存器的移位方向是从高位到低位，遵循串口协议的低位先行规则。当数据接收完成后，会设置标志位RXNE（接收数据寄存器非空）。 **工作流程** 1. **写入数据**：当你向DR寄存器写入数据时，数据实际进入TDR。当TXE标志位被置1时，表示TDR为空，可以写入新的数据。数据随后由发送移位寄存器按位移出，通过TX引脚发送出去。 2. **发送过程**：发送移位寄存器在内部时钟的驱动下，将数据移出到TX引脚。在数据完全移出后，新的数据才会从TDR移至发送移位寄存器，准备下一次发送。 3. **接收数据**：数据通过RX引脚进入接收移位寄存器，按位移入。接收移位寄存器移位8次后，一个字节的数据会被整体移入RDR。此时，RXNE标志位被置1，表明数据已准备好被读取。 4. **读取数据**：检测到RXNE标志位后，可以读取RDR中的数据。读取后，RDR清空，准备接收下一次的数据。移位寄存器则继续接收新的数据位。 **控制机制** 发送器和接收器都由内部的控制逻辑驱动，这些控制逻辑确保数据的正确移位和时序的同步。此外，USART还包含其他重要寄存器，如波特率发生器（用于设定通信速度）、中断标志位等，它们共同协作，使得STM32能高效、可靠地进行串行通信。 在实际应用中，开发人员需要配置USART的初始化参数，如波特率、数据位数、停止位和奇偶校验，以及中断设置，以便在适当的时候触发处理函数。同时，还需要正确地处理中断事件，比如当TXE或RXNE标志位被置1时，执行相应的发送或接收操作。 总结来说，STM32的USART是一个强大的串行通信模块，通过理解和掌握其工作原理，开发者能够有效地实现设备间的串行数据交换，广泛应用于嵌入式系统中，如传感器数据传输、调试信息输出等场景。