01、USART的特点
0 G' l# N- P. t* [: N3 p; Q/ rUSART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。
! X# [2 c. N7 B8 X$ ~( h7 T
全双工异步通信。
4 `9 }$ @3 m8 e' H6 G$ ~6 @  B  T
# f# z- X$ N4 }" Z8 X, \8 C* O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。

# s4 E. Y: o. X8 n) @可编程的数据字长度（8位或者9位）；
( j6 {/ v( d+ t! d+ B
可配置的停止位（支持1或者2位停止位）；

" Z6 l0 m1 k+ @- c. ]2 U6 g可配置的使用DMA多缓冲器通信。

! }0 x% E- I0 z0 `# h2 e. N单独的发送器和接收器使能位。
# {" f# y! U2 V4 B5 A$ A9 v; ?
检测标志：① 接受缓冲器  ②发送缓冲器空 ③传输结束标志

. W) w  H3 o' P- r' Z  i5 T多个带标志的中断源。触发中断。
: E& `6 w7 L* o" `; ?7 C
其他：校验控制，四个错误检测标志。
( L. \. d# p3 e
通信结构


5 Q% q9 w% O1 v- F* ^; m2 H- d& e: l
02、USART简介
2.1、数据传输模型

6 R" b2 }# u, ]3 ]6 s0 w( n! M
1 k3 u4 ~$ V# ^( w8 z0 y
! ^. k2 {8 M9 E2.2、帧结构
串口异步通信需要定义的参数
3 x. U  m- ?3 L
& e8 ~- g0 E& I" j/ E4 X  O% R. R① 起始位

② 数据位（8位或者9位）
0 t. b8 E9 S4 M8 D
③ 奇偶校验位（第9位）
) O7 u9 g  ]! U
6 ?' l1 ?8 ~* h4 r) f+ m④ 停止位（1,15,2位）

⑤ 波特率设置
* n- ~3 j" l  _# h) k6 P" H
& p. l1 r1 M' o8 z; s% y带奇偶校验的数据为就是9位
( a1 |8 m3 h1 S
9 c- j0 X2 U' F4 `  E; G

  l' F( b9 ]3 m# c) K( L1.数据包
5 D+ t9 Z. Z& P0 ]% L) c
0 ?' N4 r; A+ W/ c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。
% A; X2 t1 ?$ W% ~6 D; t
% l3 X* r. C) h: ]. z; ^: G9 q2.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。
, C( }% Y, z# L
4.有效数据
+ E9 e9 e+ V. ]0 {& s$ \9 \
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

2 @) {! c- \/ ]: U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


7 }+ c2 u0 |$ v+ t8 S! y* c
OVER8，用于配置过采样，通常情况下，OVER8设置为0。
* d( v- d! s! z2 N
1 y  x* a5 k) S- Z0 u
/ l9 D& \6 m7 o6 Z; Y2 P% V
" W5 k' N0 b4 ~  t/ f& i如果时钟时84M
6 R, A8 X* l) h& b2 ]
USARTDIV = 84000000/(115200*16) = 45.572
3 ]$ s& `8 F& R9 _( `
% `1 v& J/ i+ W那么得到：
( @0 C  U4 l, X. {: N
5 m. V" \& E7 W1 ~0 O" G* B* r' ?DIV_Fraction = 16*0.572 = 0x09;
* i, L, s0 C, E5 `% \5 ]" R- `
1 h' M) S/ D2 d8 pDIV_Mantissa = 45 = 0x2D;

03、STM32的USART
根据STM32F207数据手册，STM32F207一共6个串口
: T5 ^$ z& a* n+ H$ h7 K0 g' A
" C* D7 K4 B/ y: i. ]2 [

下文我们以USART1为例讲解
( Z/ C- a2 X4 D$ I
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。
% u# r+ L2 ^7 ]3 N7 e, a4 l) i; f
$ G1 f8 I/ E9 ?$ _6 p* m5 c* F. t
: ?9 A7 U: r% E( m! H
04、代码配置
, g$ q# ?, l" i配置中断优先级。
% Y8 Q, T9 I/ \% [. Q- e9 n6 b9 W
( O! v  K) t- a0 Q) q3 A

1.   /* Enable the USARTx Interrupt */
   0 g1 y6 J+ s0 K2 K
2.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
   * D. X/ C; e% l* v* h: e9 k5 x' @# E8 t
3.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =1;
   
4.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
   ! A! P; c) A3 V8 t* Y( o2 N
5.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
   : i' v/ u% h! `# K
6.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

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5 r4 Z4 q# M$ h) T, ?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。

" E9 ^7 t+ y/ y) t  v

1.   /* Enable GPIO clock */
   2 j% a6 ^2 D5 w2 u
2.   RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
   
3.   /* Enable UART1 clock */
   
4.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
   ' H% W* g* G" J/ Z9 u& V, s
5.   /* Connect PXx to USARTx_Tx*/
   
6.   GPIO_PinAFConfig(GPIOA, 9, GPIO_AF_USART1);
   1 B- G7 X- ~* u7 C- v: [
7. 
   6 H. J' u. E7 m7 p$ w* e' u
8.   /* Connect PXx to USARTx_Rx*/
   
9.   GPIO_PinAFConfig(GPIOA, 10, GPIO_AF_USART1);
   % n2 l( e# O; k$ E- T# c
10. 
    
11.   /* Configure USART Tx as alternate function  */
    0 L& _$ N1 D* C: x: K8 Y
12.   GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    
13.   GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    " ]7 l, ~: Y% `* C% s2 b
14.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    ! f4 B5 n, \0 f3 ~0 L- X- \$ W6 E# K
15. 
    3 n. J. m- i2 l" \- E+ m* y; ~  g
16.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    
17.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
18.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
19. 
    & w: a8 n9 d4 g: `& k
20.   /* Configure USART Rx as alternate function  */
    
21.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
    
22.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    
23.   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

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) W" ?* ?; M$ M配置USART1。
7 q. i0 t9 U, e8 j2 S+ \7 H

1. 
   
2.   USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;//配置波特率
   : \7 B0 n; \( t8 j
3.   USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//配置数据字长
   
4.   USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//配置停止位
   
5.   USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//配置校验位
   
6.   USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//配置硬件流控制
   
7.   USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//配置工作模式，收发一起
   
8. 
   
9.   /* USART configuration */
   6 O  |" ~2 |; W- z8 @2 T  Q. E/ b- ?
10.   USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);// 完成串口的初始化配置
    
11. 使能中断配置。
    2 Y& ]+ c6 e% w- O* b
12. 
    4 Y% s8 f1 N; J, p7 x3 `/ E# g: k
13.   USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TC, ENABLE);
    ( c' n8 F' L# x( y
14.   USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE)
    4 Y$ g7 q" b$ c( }2 B/ Y
15. 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。
    * c* a) A8 }+ P2 M2 D
16. 
    ) ^* O; ?& I' K* u  [
17. /**
    
18.   * @brief  Enables or disables the specified USART interrupts.
    0 }7 ]- _( C( g8 k
19.   * @param  USARTx: where x can be 1, 2, 3, 4, 5 or 6 to select the USART or
    
20.   *         UART peripheral.
    * Y* a' ~, h8 v1 Q. o+ A3 ?$ G# U: _3 {
21.   * @param  USART_IT: specifies the USART interrupt sources to be enabled or disabled.
    ' V7 z3 U/ n; D0 J% r& Y/ a
22.   *          This parameter can be one of the following values:
    
23.   *            @arg USART_IT_CTS:  CTS change interrupt
    6 W! A" q2 d( [: O  N5 a# T% s
24.   *            @arg USART_IT_LBD:  LIN Break detection interrupt
    2 H; V1 V) y. U3 v& l" R/ |/ J
25.   *            @arg USART_IT_TXE:  Transmit Data Register empty interrupt
    
26.   *            @arg USART_IT_TC:   Transmission complete interrupt
    
27.   *            @arg USART_IT_RXNE: Receive Data register not empty interrupt
    
28.   *            @arg USART_IT_IDLE: Idle line detection interrupt
    
29.   *            @arg USART_IT_PE:   Parity Error interrupt
    ) p5 r1 q& P5 b# k0 c; b
30.   *            @arg USART_IT_ERR:  Error interrupt(Frame error, noise error, overrun error)
    
31.   * @param  NewState: new state of the specified USARTx interrupts.
    
32.   *          This parameter can be: ENABLE or DISABLE.
    # v; H: C& z/ ~" p/ f. r
33.   * @retval None
    
34.   */

复制代码

5 f8 P0 i, d6 P, e/ `最后使能串口。

1.   /* Enable USART */
   ; c3 [& l; A" E: j% H
2.   USART_Cmd(USART1, ENABLE);

复制代码

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。
' V8 p1 g* ]" \4 u

1. int main(void)
   9 N$ z$ L. L' ?& D# P1 B2 _' n
2. {
   
3. /*省略初始化部分代码*/
   / u8 _1 ^4 H+ Y2 L# ?; `
4.   while (1)
   
5.   {
   ; i, y. C; ^& Z- S
6.     if(LCD_refresh_flg){
   9 J4 T4 R' o- Y( U' p
7.       LCD_refresh_flg = 0;
   
8.       LCD_ShowString(0,16,receive_data);
   
9.       receive_num--;
   4 C& y/ a2 i: F; D
10.       USART_SendData(USART1, receive_data[receive_num--]);
    & D$ K8 F9 a  v7 L
11.       send_flg = 1;
    , Y* Z9 U( x3 ^9 V7 p
12.     }
    % \+ Q) O# ?5 v. k3 |2 g5 V- z7 q# r
13.   }
    
14. }

复制代码

因为使能了中断，我们还需要编写中断函数。

1. void USART1_IRQHandler(void)
   
2. {
   
3.   if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC))
   $ ^' n5 ~+ X2 V. ]' S; N- u6 i  M, N
4.   {
   
5.     if(send_flg == 1){
   
6.       if(receive_num==0){
   
7.         USART_SendData(USART1, receive_data[receive_num]);
   % b8 v& d# r7 ]2 ?
8.         send_flg = 0;
   
9.         receive_flg = 1;
   , ^2 t. t; F- b3 w, g, m
10.       }else{
    % V) D0 e3 x! z+ h6 y
11.         USART_SendData(USART1, receive_data[receive_num--]);
    % s2 ^# U9 q1 X, h
12.       }
    
13.     }
    
14.     USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC);
    + k: s% [  W+ Z
15.   }
    
16.   if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE))
    7 C! e) V, _4 V$ {" Y9 w% u  [$ W
17.   {
    1 [( }9 N1 M- ?( w; t# ~
18.     if((receive_flg)&&(send_flg == 0)){
    " k" ?( s) L! p
19.       receive_data[receive_num++] = USART_ReceiveData(USART1);
    
20.       if(receive_num==10){
    . r6 a$ p0 G2 h; ^
21.         receive_flg = 0;
    3 H0 q" R- F% q3 i2 H$ [$ B+ y' z# `, K
22.         LCD_refresh_flg = 1;
    5 n# j9 B' U2 d" ?- r& y- w
23.       }
    ! s( O/ H  n/ i- B" J
24.     }
    
25.     USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_RXNE);
    . ?) \$ v9 e. @, J
26.   }
    - w" c& [! U5 k7 o) u
27. }

复制代码

0 I' Z+ k$ t: ^0 l; \& A8 O下载验证
: Y( q- ?) J. V
, m0 D0 \- r9 G9 K1 E# d$ ^5 mLCD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。
% g7 X7 [+ _+ N. E+ f" ^3 M
5 t: I' Y8 W) s) {  A0 S7 B


6 X3 |9 k* N: D5 c$ G

. _. H2 J5 s( k2 B1 b