USART又叫通用同步異步收發(fā)器，塔提供了一種靈活的方法與工業(yè)使用標準NRZ異步春航數據格式的外部設備之間進行全雙工數據交換。USART利用分數波特率發(fā)生器提供寬范圍的波特率選擇，支持同步單向通信和半雙工單線通信，也支持LIN（局部互聯(lián)網），智能卡協(xié)議和IrDA（紅外數據組織）SIR ENDEC規(guī)范以及調制解調器（CTS/RTS）操作，它還允許多處理器通信，使用多換成器配置的DMA方式，可以實現(xiàn)高速數據通信。

USART寄存器控制框圖如下

可通過對 USART_CR1 寄存器中的 M 位進行編程來選擇 8（置0） 位或 9（置1） 位的字長。TX 引腳在起始位工作期間處于低電平狀態(tài)。在停止位工作期間處于高電平狀態(tài)。

空閑字符可理解為整個幀周期內電平均為“1”（停止位的電平也是“1”），該字符后是下一個數據幀的起始位。

停止字符可理解為在一個幀周期內接收到的電平均為“0”。發(fā)送器在中斷幀的末尾插入 1 或 2 個停止位（邏輯“1”位）以確認起始位。

發(fā)送和接收由通用波特率發(fā)生器驅動，發(fā)送器和接收器的使能位分別置 1 時將生成相應的發(fā)送時鐘和接收時鐘。

字符發(fā)送

USART 發(fā)送期間，首先通過 TX 引腳移出數據的最低有效位。該模式下，USART_DR 寄存 器的緩沖區(qū) （TDR） 位于內部總線和發(fā)送移位寄存器之間。

每個字符前面都有一個起始位，其邏輯電平在一個位周期內為低電平。字符由可配置數量的停止位終止。

USART 支持以下停止位：0.5（智能卡模式下接收數據使用）、1（默認）、1.（智能卡模式下發(fā)送與接收使用）5 和 2（正常USART模式，單線模式和調制解調器模式支持該值） 個停止位。

注意：數據發(fā)送期間不應復位 TE 位。發(fā)送期間復位 TE 位會凍結波特率計數器，從而將損壞 TX 引 腳上的數據。當前傳輸的數據將會丟失。

使能 TE 位后，將會發(fā)送空閑幀。

停止位的配置

步驟：

1.通過向%20USART_CR1%20寄存器中的%20UE%20位寫入%201%20使能%20USART。

2.%20對%20USART_CR1%20中的%20M%20位進行編程以定義字長。

3.%20對%20USART_CR2%20中的停止位數量進行編程。

4.%20如果將進行多緩沖區(qū)通信，請選擇%20USART_CR3%20中的%20DMA%20使能%20（DMAT）。按照多緩沖區(qū)%20通信中的解釋說明配置%20DMA%20寄存器。

5.%20使用%20USART_BRR%20寄存器選擇所需波特率。

6.%20將%20USART_CR1%20中的%20TE%20位置%201%20以便在首次發(fā)送時發(fā)送一個空閑幀。

7.%20在%20USART_DR%20寄存器中寫入要發(fā)送的數據（該操作將清零%20TXE%20位）。為每個要在單緩%20沖區(qū)模式下發(fā)送的數據重復這一步驟。

8.%20向%20USART_DR%20寄存器寫入最后一個數據后，等待至%20TC=1。這表明最后一個幀的傳送已%20完成。禁止%20USART%20或進入暫停模式時需要此步驟，以避免損壞最后一次發(fā)送。

單字節(jié)通信

始終通過向數據寄存器寫入數據來將%20TXE%20位清零。

TXE%20位由硬件置%201，它表示：

●%20數據已從%20TDR%20移到移位寄存器中且數據發(fā)送已開始。

●%20TDR%20寄存器為空。

●%20USART_DR%20寄存器中可寫入下一個數據，而不會覆蓋前一個數據。

TXEIE%20位置%201%20時該標志位會生成中斷。

發(fā)送時，要傳入%20USART_DR%20寄存器的寫指令中存有%20TDR%20寄存器中的數據，該數據將在當%20前發(fā)送結束時復制到移位寄存器中。

未發(fā)送時，要傳入%20USART_DR%20寄存器的寫指令直接將數據置于移位寄存器中，數據發(fā)送開%20始時，TXE%20位立即置%201。

如果幀已發(fā)送（停止位后）且%20TXE%20位置%201，TC%20位將變?yōu)楦唠娖健Ｈ绻?20USART_CR1%20寄存器%20中的%20TCIE%20位置%201，將生成中斷。

向%20USART_DR%20寄存器中寫入最后一個數據后，必須等待至%20TC=1，之后才可禁止%20USART%20或使微控制器進入低功率模式。

TC%20位通過以下軟件序列清零：

1.從%20USART_SR%20寄存器讀取數據

2.%20向%20USART_DR%20寄存器寫入數據

注意：還可通過向%20TC%20位寫入“0”將其清零。建議僅在多緩沖區(qū)通信時使用此清零序列。

中斷字符

將 SBK 位置 1 將發(fā)送一個中斷字符。中斷幀的長度取決于 M 位。（見上圖USART字符說明）

如果 SBK 位置“1”，當前字符發(fā)送完成后，將在 TX 線路上發(fā)送一個中斷字符。中斷字符 發(fā)送完成時（發(fā)送中斷字符的停止位期間），該位由硬件復位。USART 在上一個中斷幀的 末尾插入一個邏輯“1”位，以確保識別下個幀的起始位。

注意：如果軟件在中斷發(fā)送開始前對 SBK 位進行了復位，將不會發(fā)送中斷字符。對于兩個連續(xù)的中 斷，應在上一個中斷的停止位發(fā)送完成后將 SBK 位置 1。

空閑字符

將 TE 位置 1 會驅動 USART 在第一個數據幀之前發(fā)送一個空閑幀。（見上圖USART字符說明）

字符接收（位數取決于M位）

起始位檢測

無論設置為16 倍或 8 倍過采樣時，起始位檢測序列相同都以16倍過采樣檢測。

在 USART 中，識別出特定序列的采樣時會檢測起始位。該序列為：1 1 1 0 X 0 X 0 X 0 0 0 0。

注意：如果序列不完整，起始位檢測將中止，接收器將返回空閑狀態(tài)（無標志位置 1）等待下降沿。

如果 3 個采樣位均為 0（針對第 3 位、第 5 位和第 7 位進行首次采樣時檢測到這 3 位均為 0； 針對第 8 位、第 9 位和第 10 位進行第二次采樣時檢測到這 3 位均為 0），可確認起始位 （RXNE 標志位置 1，RXNEIE=1 時生成中斷）。

如果兩次采樣時（對第 3 位、第 5 位和第 7 位進行采樣以及對第 8位、第 9 位和第 10 位進 行采樣），3 個采樣位中至少有 2 個為 0，則可驗證起始位（RXNE 標志位置 1，RXNEIE=1 時生成中斷）但 NE 噪聲標志位置 1。如果不滿足此條件，則啟動檢測中止，接收器返回空 閑狀態(tài)（無標志位置 1）。

如果其中一次采樣時（對第 3 位、第 5 位和第 7 位進行采樣或對第 8 位、第 9 位和第 10 位 進行采樣），3 個采樣位中有 2 個為 0，則可驗證起始位但 NE 噪聲標志位置 1。

字符接收

USART 接收期間，首先通過 RX 引腳移入數據的最低有效位。該模式下，USART_DR 寄存 器的緩沖區(qū) （RDR） 位于內部總線和接收移位寄存器之間。

步驟：

1.通過向 USART_CR1 寄存器中的 UE 位寫入 1 使能 USART。

2. 對 USART_CR1 中的 M 位進行編程以定義字長。

3. 對 USART_CR2 中的停止位數量進行編程。

4. 如果將進行多緩沖區(qū)通信，請選擇 USART_CR3 中的 DMA 使能 （DMAR）。按照多緩沖 區(qū)通信中的解釋說明配置 DMA 寄存器。步驟 3

5. 使用波特率寄存器 USART_BRR 選擇所需波特率

6. 將 RE 位 USART_CR1 置 1。這一操作將使能接收器開始搜索起始位。

接收到字符時

● RXNE 位置 1。這表明移位寄存器的內容已傳送到 RDR。也就是說，已接收到并可讀取數據（以及其相應的錯誤標志）。

● 如果 RXNEIE 位置 1，則會生成中斷。

● 如果接收期間已檢測到幀錯誤、噪聲錯誤或上溢錯誤，錯誤標志位可置 1。

● 在多緩沖區(qū)模式下，每接收到一個字節(jié)后 RXNE 均置 1，然后通過 DMA 對數據寄存器執(zhí)行讀操作清零。

● 在單緩沖區(qū)模式下，通過軟件對 USART_DR 寄存器執(zhí)行讀操作將 RXNE 位清零。RXNE標志也可以通過向該位寫入零來清零。RXNE 位必須在結束接收下一個字符前清零，以避免發(fā)生上溢錯誤。

注意：接收數據時，不應將 RE 位復位。如果接收期間禁止了 RE 位，則會中止接收當前字節(jié)。

中斷字符

接收到中斷字符時，USART 將會按照幀錯誤對其進行處理。

空閑字符

檢測到空閑幀時，處理步驟與接收到數據的情況相同；如果 IDLEIE 位為 1，則會產生中斷。

上溢錯誤

如果在 RXNE 未復位時接收到字符，則會發(fā)生上溢錯誤。RXNE 位清零前，數據無法從移位 寄存器傳送到 RDR 寄存器。

每接收到一個字節(jié)后，RXNE 標志位都將置 1。當 RXNE 標志位是 1 時，如果在接收到下一 個數據或尚未處理上一個 DMA 請求時，則會發(fā)生上溢錯誤。發(fā)生上溢錯誤時： ● ORE 位置 1。

● RDR 中的內容不會丟失。對 USART_DR 執(zhí)行讀操作時可使用先前的數據。

● 移位寄存器將被覆蓋。之后，上溢期間接收到的任何數據都將丟失。

● 如果 RXNEIE 位置 1 或 EIE 與 DMAR 位均為 1，則會生成中斷。

● 通過先后對 USART_SR 寄存器和 USART_DR 寄存器執(zhí)行讀操作將 ORE 位清除。

注意：ORE 位置 1 時表示至少 1 個數據丟失。存在兩種可能：

● 如果 RXNE=1，則最后一個有效數據存儲于接收寄存器 RDR 中并且可進行讀取；

● 如果 RXNE=0，則表示最后一個有效數據已被讀取，因此 RDR 中沒有要讀取的數據。接收到新（丟失）數據的同時已讀取 RDR中的最后一個有效數據時，會發(fā)生該情況。讀取序列期間（在 USART_SR 寄存器讀訪問與 USART_DR 讀訪問之間）接收到新數據時也會發(fā)生該情況。

選擇合適的過采樣方法

接收器采用不同的用戶可配置過采樣技術（除了同步模式下），可以從噪聲中提取有效數據。

可通過編程 USART_CR1 寄存器中的 OVER8 位來選擇采樣方法，且采樣時鐘可以是波特率 時鐘的 16 倍或 8 倍。

根據應用：

● 選擇 8 倍過采樣 （OVER8=1） 以獲得更高的速度（高達 fPCLK/8）。這種情況下接收器對時鐘偏差的最大容差將會降低。

● 選擇 16 倍過采樣 （OVER8=0） 以增加接收器對時鐘偏差的容差。這種情況下，最大速度限制為最高 fPCLK/16可通過編程 USART_CR3 寄存器中的 ONEBIT 位選擇用于評估邏輯電平的方法。有兩種選擇：

● 在已接收位的中心進行三次采樣，從而進行多數表決。這種情況下，如果用于多數表決的 3 次采樣結果不相等，NF 位置 1。

● 在已接收位的中心進行單次采樣

根據應用：

— 在噪聲環(huán)境下工作時，請選擇三次采樣的多數表決法 （ONEBIT=0）；在檢測到噪聲時請拒絕數據，因為這表示采樣過程中產生了干擾。

— 線路無噪聲時請選擇單次采樣法 （ONEBIT=1） 以增加接收器對時鐘偏差的容差。這種情況下NF 位始終不會置 1。

幀中檢測到噪聲時：

● 在 RXNE 位的上升沿時 NF 位置 1。

● 無效數據從移位寄存器傳送到 USART_DR 寄存器。

● 單字節(jié)通信時無中斷產生。然而，在 RXNE 位產生中斷時，該位出現(xiàn)上升沿。多緩沖區(qū)通信時，USART_CR3 寄存器中的 EIE 位置 1 時將發(fā)出中斷。

通過先后對 USART_SR 寄存器和 USART_DR 寄存器執(zhí)行讀操作將 NF 位清零。

注意：智能卡、IrDA 和 LIN 模式下不可采用 8 倍過采樣。在這些模式下，OVER8 位由硬件強制 清零。