UART配置与应用详解

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"这篇文档详细介绍了通用异步收发器(UART)的相关知识，包括UART的总体特性、功能概述、库函数以及例程，适用于学习和理解UART在嵌入式系统中的应用。" 通用异步收发器(UART)是一种常见的串行通信接口，广泛应用于嵌入式系统和微处理器之间进行数据传输。UART允许设备在没有同步时钟线的情况下进行全双工通信，通过共享时钟信号来同步数据传输。 1. **UART总体特性** - UART采用非同步通信方式，即发送和接收端无需共享时钟信号。 - 数据通常以8位字节的形式传输，但也可以是5、6、7或9位。 - 包含起始位（通常为低电平）、数据位（8位）、可选的奇偶校验位和停止位（1或2位，高电平）。 - 支持多种波特率设置，如9600bps、115200bps等，用于控制数据传输速率。 2. **UART功能概述** - **数据传输**：UART可以实现两个设备之间的全双工通信，同时进行发送和接收数据。 - **流控**：通过硬件（如RTS/CTS，DTR/DSR）或软件（XON/XOFF）流控，防止数据溢出或丢失。 - **奇偶校验**：提供奇偶校验位选项，用于检测数据传输错误。 - **中断处理**：当接收缓冲区满或空时，UART可以触发中断，通知CPU处理数据。 3. **UART库函数** - `UARTConfigSetExpClk`：配置UART的波特率、数据格式及其他参数，其中`ulBase`是UART的基地址，`ulUARTClk`是UART时钟频率，`ulBaud`是期望的波特率，`ulConfig`是配置字。 - `UARTConfigGetExpClk`：获取UART当前的配置信息。 - `UARTParityModeSet` 和 `UARTParityModeGet`：设置和获取UART的奇偶校验模式。 - `UARTFIFOLevelSet` 和 `UARTFIFOLevelGet`：设置和获取UART的FIFO阈值。 - `UARTEnable` 和 `UARTDisable`：启用和禁用UART接口。 - `UARTEnableSIR` 和 `UARTDisableSIR`：启用和禁用UART的红外(SIR)模式。 - `UARTDMAEnable`：启用UART的DMA传输。 4. **UART例程** - 例程部分可能包含初始化UART、发送数据、接收数据、处理中断等示例代码，帮助开发者了解如何在实际项目中使用UART。在嵌入式系统开发中，理解并熟练运用UART库函数对于实现与其他设备的有效通信至关重要。通过配置UART，可以定制化通信参数以适应不同的应用场景。例如，设置合适的波特率以确保数据传输速度与接收端匹配，选择合适的奇偶校验方式提高数据的可靠性，以及利用中断和DMA来优化CPU资源的使用。

用于接收。可以将两个 FIFO 分别配置为以不同深度触发中断。可供选择的配置包括：1/8、

1/4、1/2、3/4 和 7/8 深度。例如，如果接收 FIFO 选择 1/4，则在 UART 接收到 4 个数据时

产生接收中断。

发送 FIFO 的基本工作过程只要有数据填充到发送 FIFO 里，就会立即启动发送过程。

由于发送本身是个相对缓慢的过程，因此在发送的同时其它需要发送的数据还可以继续填充

到发送 FIFO 里。当发送 FIFO 被填满时就不能再继续填充了，否则会造成数据丢失，此时

只能等待。这个等待并不会很久，以 9600 的波特率为例，等待出现一个空位的时间在 1ms

上下。发送 FIFO 会按照填入数据的先后顺序把数据一个个发送出去，直到发送 FIFO 全空

时为止。已发送完毕的数据会被自动清除，在发送 FIFO 里同时会多出一个空位。

接收 FIFO 的基本工作过程当硬件逻辑接收到数据时，就会往接收 FIFO 里填充接收

到的数据。程序应当及时取走这些数据，数据被取走也是在接收 FIFO 里被自动删除的过程，

因此在接收 FIFO 里同时会多出一个空位。如果在接收 FIFO 里的数据未被及时取走而造成

接收 FIFO 已满，则以后再接收到数据时因无空位可以填充而造成数据丢失。

收发 FIFO 主要是为了解决 UART 收发中断过于频繁而导致 CPU 效率不高的问题而引

入的。在进行 UART 通信时，中断方式比轮询方式要简便且效率高。但是，如果没有收发

FIFO，则每收发一个数据都要中断处理一次，效率仍然不够高。如果有了收发 FIFO，则可

以在连续收发若干个数据（可多至 14 个）后才产生一次中断然后一并处理，这就大大提高

了收发效率。

完全不必要担心 FIFO 机制可能带来的数据丢失或得不到及时处理的问题，因为它已经

帮你想到了收发过程中存在的任何问题，只要在初始化配置 UART 后，就可以放心收发了，

FIFO 和中断例程会自动搞定一切。

发送 FIFO 中断处理过程发送数据时，触发 FIFO 中断的条件是当发送 FIFO 里剩余

的数据减少到预设的深度时触发中断（发送 FIFO 快空了，请赶紧填充），而不是填充到预

设的深度时触发中断。为了减少中断次数提高发送效率，发送 FIFO 中断触发深度级别越浅

越好，如 1/8 深度。在需要发送大量数据时，首先要填充 FIFO 以启动发送过程，一定要填

充到超过预设的触发深度（最好填满），然后就可以做其它事情了，剩余数据的发送工作会

在中断里自动完成。当 FIFO 里剩余的数据减少到预设的触发深度时会自动触发中断。在中

断服务函数里，继续填充发送数据，填满时退出。下次中断时继续填充，直到所有待发送数

据都填充完毕为止（可以设置一个软标志来通知主程序）。

接收 FIFO 中断处理过程接收数据时，触发 FIFO 中断的条件是当接收 FIFO 里累积

的数据增加到预设的深度时触发中断（接收 FIFO 快满了，请赶紧取走）。为了减少中断次

数提高接收效率，接收 FIFO 中断触发深度级别越深越好，如 7/8 深度。在需要接收大量数

据时，接收过程可以完全自动地完成，每次中断产生时都要及时地从接收 FIFO 里取走已接

收到的数据（最好全部取走），以免接收 FIFO 溢出。

需要注意的是，在使能接收中断的同时一般都还要使能接收超时中断

。如果没有接收超

时功能，则在接收 FIFO 未填充到预设深度而对方已经发送完毕的情况下并不会触发中断，

结果造成最后接收的有效数据得不到处理的问题。另一种情况是对方发送过程中出现间隔，

也不会触发中断，已在接收 FIFO 里的数据同样得不到及时处理。如果使能了接收超时中断，

则在对方发送过程中出现 3 个数据的传输时间间隔时内就会触发超时中断，从而确保数据能

够得到及时的处理。

6．回环操作

UART 可以进入一个内部回环（Loopback）模式，用于诊断或调试。在回环模式下，从

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if(mode == UART_MODE_ISR) { __HAL_UART_ENABLE_IT(&g_my_uart[uart].m_uart_handle, UART_IT_RXNE); } else

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)

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