STM32 USART通信实现指南

什么是usart？和其他通信又有什么区别？

如下图：

        USART是一种用于串行通信的设备，可以在同步和异步模式下工作。

        usart有两根数据线，一根发送线（tx）一根接收线（rx），它可以实现同时的双向通信，因此是一种全双工串行通信，但是其缺陷是支持点对点，不支持多设备

常用设备：比如usb转ttl，蓝牙模块等

异步模式

在异步模式下，USART不使用时钟信号来同步发送和接收的数据，而是依赖于双方设置的相同波特率。数据传输通过起始位、数据位、奇偶校验位（可选）和停止位来实现同步。

同步模式

在同步模式下，USART使用一个额外的时钟信号（SCLK）来同步发送和接收的数据。发送方和接收方共享这个时钟信号，确保数据传输的同步和准确性。

但是在一般不加时钟的多，一般用异步。

数据传输过程

1. 初始化：在使用USART进行通信前，需要配置USART的波特率、数据位、奇偶校验位、停止位和工作模式（同步或异步）。
2. 发送数据：将数据写入发送数据寄存器，USART会根据配置的波特率和其他参数自动发送数据。
3. 接收数据：当USART接收到数据后，会将其存储在接收数据寄存器中，可以通过中断或轮询的方式读取数据。

双工模式介绍：

1. 全双工（Full Duplex）：USART在全双工模式下，可以同时发送和接收数据。它通常使用两个独立的数据线：TX（发送）和RX（接收）。全双工通信提高了数据传输的效率，因为发送和接收操作不会互相阻塞。

2. 半双工（Half Duplex）：虽然USART的硬件设计支持全双工，但它也可以配置为半双工模式。在半双工模式下，同一时间只能发送或接收数据，而不能同时进行。这种模式通常使用一根数据线（通常是TX/RX共用一根线），需要切换方向来发送或接收数据。

3. 单工（Simplex）：单工通信是指数据只能单向传输，即只能发送或只能接收，不能同时进行。虽然USART硬件一般不用于单工通信，但在某些特定应用场景中，可以将其配置为单工模式

接线：

在这我们一般取用异步接线，

TX与RX要交叉连接，因为对于设备2来说，设备1的发送（tx）就是它的接收（rx），对方同理。

电平标准：

        电平标准是数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准有如下三种：

         TTL电平：+3.3V或+5V表示1，0V表示0

         RS232电平：-3~-15V表示1，+3~+15V表示0

        RS485电平：两线压差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信号）

串口参数时序：

波特率：串口通信的速率

起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平

数据位：数据帧的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行

校验位：用于数据验证，根据数据位计算得来

停止位：用于数据帧间隔，固定为高电平

数据包：

HEX：

文本：

疑问解答：

看到这是不是有了一些疑问？

1.既然大部分是利用异步通信，那么他们是如何保证数据发送和接收不会错误？

2.usart和uart是一个吗？有区别吗？

3.usart和iic、rs485、can等又有什么区别？

答

1.        

        既然双设备利用串行双向发送，那么发送和接收肯定要约定好一个频率，主机按照一定频率发送，从机按照一定频率接收，这样子才不会出现丢包、空包。因此，在这里面，就出现了一种通信参数，叫做波特率。        

        发送端和接收端必须配置相同的波特率，即每秒钟传输的比特数。以此保证串口每发送的一位数据，其都能接收到，常见波特率：9600、115200、19200。

2.

        主要的区别在于 USART 具有同步传输的能力，可以通过外部时钟源进行精确的时钟同步，而 UART 只能支持异步传输。USART 在物理层面的连接和电信号处理方面也稍有区别。

        因此，选择使用 UART 还是 USART 取决于具体的应用需求。如果只需要基本的异步传输功能，可以选择 UART。如果需要同步传输或更高级的功能，如多主机通信、同步通信等，可以选择 USART。

3.

作者：苦学嵌入式