【经验分享】STM8S 中 UART 奇偶校验的使用方法

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STMCU小助手发布时间：2022-2-11 22:08

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文章简介:	STM8S 中 UART 奇偶校验的使用方法

问题：
该问题由某客户提出，发生在 STM8S105C6T6 STM8S105C6T6 器件上。据其工程师讲述：当他所撰写的程序不使用奇偶校验的时候，程序工作是正常的；但是当他把奇偶校验改成偶检验 EVEN 时，程序无法正常工作；现象为：一、不管上位机发送的数据是不带校验位的，还是带奇偶校验位的，STM8S 都可以正常地接收到数据；二、当奇偶校验位使能后，接收到的数据再返回上位机，显示的数据不一定是正确的。

调研：
检查客户的 UART 程序，UART 初始化程序如下：

static void UART_Config(void)
{
/* UART2 configured as follow:
- BaudRate = 9600 baud
- Word Length = 8 Bits
- One Stop Bit
- No parity
- Receive and transmit enabled
*/
UART2_DeInit();
UART2_Init((uint32_t)9600, UART2_WORDLENGTH_8D, UART2_STOPBITS_1, UART2_PARITY_EVEN,
UART2_SYNCMODE_CLOCK_DISABLE, UART2_MODE_TXRX_ENABLE);
/* Enable UART2 */
UART2_Cmd(ENABLE);
}

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主程序可简化为：

void main(void)
{
unsigned char val = 0x00;
/* CLK configuration -----------------------------------------*/
CLK_Config();
/* UART configuration -----------------------------------------*/
UART_Config();
while(1)
{
/* Wait the byte is entirely received by UART2 */
while (UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_RXNE) == RESET)
{
}
/* Get data */
val = UART2_ReceiveData8();
/* Wait until end of transmit */
while (UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_TXE) == RESET)
{
}
/* Send data */
/* Write one byte in the UART1 Transmit Data Register */
UART2_SendData8(val);
}
}

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观察客户的程序，把 UART2_PARITY_EVEN 改回 UART2_PARITY_NO，确实就是正常的 8 个数据位不带奇偶校验的程序。那么为什么修改成带奇偶校验后，就会有客户所描述的问题呢？
继续使用 UART2_PARITY_EVEN，我们用串口分析工具、示波器或逻辑分析仪来分析一下数据。
• 当上位机发送 0x01 时（数据中有 1 个“1”），从串口分析工具可以看到上位机收到回来的数据变为 0x81；观察示波器波形，发现 STM8S 发出来的数据位在 Bit7 确实变为 1；
• 当上位机发送 0x03 时（数据中有 2 个“1”），从串口分析工具可以看到上位机收到回来的数据为 0x03；观察示波器波形，发现数据倒是正确的，可是校验位“0”并不存在。
通过这两个实验，我们可以看到，好像是数据的位数不一致，STM8S 发出来的数据是 7 位的数据，也就是只有 Bit0~Bit6，Bit7 变成了奇偶校验位！

我们来看一下 STM8S 的参考手册是如何描述奇偶校验控制的，我们看一下帧格式的表格：

R_XFG3SJC6T~O8[S~$F)C_7.png

我们发现，在 STM8S 中 M 位所定义是帧长度，而不是数据位的长度！也就是说 M 位所定位的长度为“数据位+奇偶校验位”个数的总和。当数据位为 8 位时，不使用奇偶校验的时候，M 的长度为 8 位；而要使用奇偶校验的时候，M 的长度应该为 9 位！

到此，我们应该知道如何去修改程序了，我们将主程序和 UART 的初始化程序分别修改为：

void main(void)
{
unsigned char val = 0x00;
/* CLK configuration -----------------------------------------*/
CLK_Config();
/* UART configuration -----------------------------------------*/
UART_Config();
while(1)
{
/* Wait the byte is entirely received by UART2 */
while (UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_RXNE) == RESET)
{
}
/* Get data */
val = UART2_ReceiveData9();
/* Wait until end of transmit */
while (UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_TXE) == RESET)
{
}
/* Send data */
/* Write one byte in the UART1 Transmit Data Reg
CLK_Config();
/* UART configuration -----------------------------------------*/
UART_Config();
while(1)
{
/* Wait the byte is entirely received by UART2 */
while (UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_RXNE) == RESET)
{
}
/* Get data */
val = UART2_ReceiveData9();
if(UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_PE) == RESET)
{
/* Wait until end of transmit */
while (UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_TXE) == RESET)
{
}
/* Send data */
/* Write one byte in the UART1 Transmit Data Register */
UART2_SendData9(val);
}
}
}

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编译，再测试看看。我们将上位机端的串口分析软件的奇偶校验位仍然修改为 ODD，上位机发送“0103 07 0F”，结果发现上位机还是可以收到 STM8S 发来的“01 03 07 0F”！这是为什么呢？难道 PE是不起作用的，奇偶校验仍然是假的？当然，我们还是得来查一下为什么 PE 会检测不到呢。

我们再来看一下 PE 标志位是在什么情况下被清除的，我们在参考手册可以看到：要清除 PE 标志位，软件要按以下操作顺序进行执行：先读取 UART_SR，再读取 UART_DR。于是我们再看一下上面的程序，可以看到，程序中先执行了 UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_RXNE)，这是一个读取UART_SR 的过程，然后再执行 UART2_ReceiveData9()，这是一个读取 UART_DR 的过程，那么，至此，PE 标志即使之前已经置位，那么经过这两个操作后，早已被清除，这个时候再执行
if(UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_PE) == RESET)显然没什么意义。

所以，我们还得再继续修改一下程序：

void main(void)
{
unsigned char val = 0x00;
/* CLK configuration -----------------------------------------*/
CLK_Config();
/* UART configuration -----------------------------------------*/
UART_Config();
while(1)
{
/* Wait the byte is entirely received by UART2 */
while (UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_RXNE) == RESET)
{
}
if(UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_PE) == RESET)
{
/* Get data */
val = UART2_ReceiveData9();
/* Wait until end of transmit */
while (UART2_GetFlagStatus(UART2_FLAG_TXE) == RESET)
{
}
/* Send data */
/* Write one byte in the UART1 Transmit Data Register */
UART2_SendData9(val);
}
else
{
/* Get data */
val = UART2_ReceiveData9(); // For clear PE
}
}
}

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再编译，再测试，得到了正确的结果：
• 将上位机端的串口分析软件的奇偶校验位设置为 ODD，上位机发送“01 03 07 0F”，STM8S发现奇偶校验位不对，没有回传任何数据给上位机；
• 将上位机端的串口分析软件的奇偶校验位仍然设置为 EVEN，上位机发送“01 03 07 0F”，上位机正确地收到 STM8S 发回来的“01 03 07 0F”。

结论：
由于客户对 STM8S 的参考手册没有详细研究，误以为只要在程序中将 UART2_PARITY_NO 改为
UART2_PARITY_EVEN，就可以实现 UART 的奇偶校验功能。

处理：
修改程序，将帧长度相应的都改成 9 位，加入对 PE 标志位的判断，并且经过正确的操作顺序来进行判
断处理。

建议：

当需要使用 UART 的奇偶校验功能时，需要注意以下几个方面：

1. M 所代表为帧长度，而不是数据位的长度。当使用奇偶校验的时候，帧长度=数据位长度+奇偶校验位长度；
2. 不管数据奇偶校验位是否正确，UART 都会将数据接收回来。要对奇偶校验进行判断的话，必须对 PE 标志位进行检测，PE 标志位由硬件置位，当 PE=1 时，奇偶校验出错，做相应处理；
3. PE 标志位的清除方式是：先读 UART_SR，再读 UART_DR。所以在程序中一定要注意：在判断RXNE 之后，必须在读取 UART_DR 之前就得先读取 PE，否则 PE 将在读取之前被清除；
4. 必须在 RXNE 标志位被置位的情况下才可对 PE 位进行清除。