USART串行接口
usart的介绍
USART目录主要特点结构组成USART:(Universal Synchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter)通用同步/异步串行接收/发送器USART是一个全双工通用同步/异步串行收发模块，该接口是一个高度灵活的串行通信设备。
编辑本段主要特点⒈ 全双工操作（相互独立的接收数据寄存器和发送数据寄存器）；⒉ 支持同步和异步操作；⒊ 同步操作时，可主机时钟同步，也可从机时钟同步；⒋ 独立的高精度波特率发生器，不占用定时/计数器；⒌ 支持5、6、7、8和9位数据位，1或2位停止位的串行数据桢结构；⒍ 由硬件支持的奇偶校验位发生和检验；⒎ 数据溢出检测；⒏ 帧错误检测；⒐ 包括错误起使位的检测噪声滤波器和数字低通滤波器；⒑ 三个完全独立的中断，TX发送完成、TX发送数据寄存器空、RX接收完成；⒒ 支持多机通信模式；⒓ 支持倍速异步通信模式。
编辑本段结构组成USART收发模块一般分为三大部分：时钟发生器、数据发送器和接收器。
控制寄存器为所有的模块共享。
时钟发生器由同步逻辑电路（在同步从模式下由外部时钟输入驱动）和波特率发生器组成。
发送时钟引脚XCK仅用于同步发送模式下，发送器部分由一个单独的写入缓冲器（发送UDR）、一个串行移位寄存器、校验位发生器和用于处理不同桢结构的控制逻辑电路构成。
使用写入缓冲器，实现了连续发送多帧数据无延时的通信。
接收器是USART模块最复杂的部分，最主要的是时钟和数据接收单元。
数据接收单元用作异步数据的接收。
除了接收单元，接收器还包括校验位校验器、控制逻辑、移位寄存器和两级接收缓冲器（接收UDR）。
接收器支持与发送器相同的桢结构，同时支持桢错误、数据溢出和校验错误的检测。
与UART兼容性AVR USART 和AVR UART 兼容性 USART 在如下方面与AVR UART 完全兼容：• 所有USART 寄存器的位定义。
• 波特率发生器。
USART通信接口设计实验
UART_Data = 0; } } }
四、实验现象和结果
1、把串口线和 PC 机连接起来，运行程序后，通过串口调试软件发送 ASCII 码字符（需 要以回车键结尾）到单片机实验板，单片机实验板接收到从串口调试软件发送过来的 ASCII
实验四 UART 通信接口设计实验
一、实验目的
1、理解用异步串行通信进行 RS232 通信的原理并能掌握其方法及编程；
2、学习使用定时器 T1 做波特率发生器，掌握计算波特率的方法。
二、实验仪器
1、自制的 C8051f410 实验开发板 1 块
2、直流稳压电源、示波器
各1台
3、仿真器（U-EC6）
1只
码字符后，又将同样的字符回送给串口调试软件，这样串口调试软件可以看到返回同样的字
符，如果收发的字符相同，则说明 PC 机与单片机实验板之间的通信成功，如下图所示。
注： 串口通信波特率、位数据位、停止位、校验等参数设置值参考上图。
五、预习要求
1、读懂程序； 2、预先给出修改代码，以便更快更好的得出实验结果；
4、PC 机
1台
三、实验内容
实验任务：编写程序将单片机的 P0.4、P0.5 口配置为串口 0 通信口，将 PC 机发送给
c8051f410 的数据原样发回 PC 机，程序中用“0x0d”作为帧尾标志。
PC 端发送、接收可采用串口接收软件“串口调试助手 V2.1”。
在程序中通过交叉开关配置 TX0，RX0 分别到 P0.4、P0.5 引脚，由于 I/O 口是 TTL 电 平信号，需要通过 MAX232 转换为 RS-232 电平后才能与 PC 机连接，连接电路如上图所示。
usart引脚定义
usart引脚定义USART引脚定义定义USART是指通用同步/异步收发传输控制器（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter）的缩写，是一种用于串行数据通信的通信协议。
在单片机中，USART通常由一对引脚组成，包括串行数据输入引脚（Rx）和串行数据输出引脚（Tx）。
这些引脚用于接收和发送数据，使得单片机能够与其他设备进行数据交互。
引脚定义常见的USART引脚定义如下：1.Rx引脚：接收数据引脚，用于接收其他设备发送的数据。
是单片机输入引脚。
2.Tx引脚：发送数据引脚，用于发送单片机中的数据给其他设备。
是单片机输出引脚。
3.RTS引脚：请求发送引脚，用于请求发送数据给其他设备。
是单片机输出引脚。
4.CTS引脚：清除发送引脚，用于清除发送数据请求。
是单片机输入引脚。
5.DSR引脚：数据设备准备好引脚，用于表示外部数据设备准备好接收数据。
是单片机输入引脚。
6.DTR引脚：数据终端就绪引脚，用于表明单片机准备好发送数据。
是单片机输出引脚。
理由及书籍简介USART引脚定义是学习和使用串行通信协议的基础，掌握它有助于我们深入了解通信原理和进行硬件设计。
以下是一些推荐的书籍，可以帮助读者更好地理解USART引脚定义和应用：1.《串行数据传输与USART通信协议入门》–作者：李晓东–简介：该书适合初学者，通过简单易懂的语言和实例介绍了USART通信协议的基本知识和引脚定义。
该书结合大量示例代码帮助读者更好地理解和应用USART。
2.《嵌入式系统与单片机原理与技术》–作者：郑世敏，高凡–简介：这本书是一本全面的嵌入式系统和单片机技术入门图书。
它详细讲解了USART引脚定义和功能，并提供了实际应用案例和实验指导。
该书适合想要深入了解嵌入式系统和单片机的读者。
3.《ARM Cortex-M指令集和串口通信》–作者：黄刚–简介：该书主要介绍了ARM Cortex-M微控制器的指令集和USART通信协议。
各串口的区别
SPI、I2C、UART、USART串行总线协议的区别发布时间：2010-10-09 10:57:39技术类别：通信网络SPI、I2C、UART三种串行总线协议的区别第一个区别当然是名字：SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口);I2C(INTER IC BUS)UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器)第二，区别在电气信号线上：SPI总线由三条信号线组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。
SPI总线可以实现多个SPI设备互相连接。
提供SPI串行时钟的SPI设备为SPI主机或主设备(Master)，其他设备为SPI从机或从设备(Slave)。
主从设备间可以实现全双工通信，当有多个从设备时，还可以增加一条从设备选择线。
如果用通用IO口模拟SPI总线，必须要有一个输出口(SDO)，一个输入口(SDI)，另一个口则视实现的设备类型而定，如果要实现主从设备，则需输入输出口，若只实现主设备，则需输出口即可，若只实现从设备，则只需输入口即可。
I2C总线是双向、两线(SCL、SDA)、串行、多主控（multi-master）接口标准，具有总线仲裁机制，非常适合在器件之间进行近距离、非经常性的数据通信。
在它的协议体系中，传输数据时都会带上目的设备的设备地址，因此可以实现设备组网。
如果用通用IO口模拟I2C总线，并实现双向传输，则需一个输入输出口(SDA)，另外还需一个输出口(SCL)。
（注：I2C资料了解得比较少，这里的描述可能很不完备）UART总线是异步串口，因此一般比前两种同步串口的结构要复杂很多，一般由波特率产生器(产生的波特率等于传输波特率的16倍)、UART接收器、UART 发送器组成，硬件上由两根线，一根用于发送，一根用于接收。
显然，如果用通用IO口模拟UART总线，则需一个输入口，一个输出口。
STM32F的串口与USMART
（2）串行通信方式 串行通信在信息格式的约定上分为异步通信和同步通信。 异步通信方式 特点是一帧一帧的传送数据，每帧包含起始位（0），数据位，奇偶校验
一 串行接口的基本原理与结构
1 概述 常用的数据通信方式有:串行通信和并行通信。当两台数字设备之间传输
距离较远时，数据往往串行方式传输。串行通信的数据是一位一位的传输的， 在传输中，每一位数据都占据一个固定的时间长度。与并行通信相比，如果 n 位并行接口传送 n 位数据需时间 T,则串行传送的时间最少为 nT。串行通信 具有传输线少，成本低等优点，特别适合远距离传送。 （1）串行数据通信模式，单工通信，半双工通信和全双工通信 3 种基本通信 方式。
放小数部分，[15:4]存放整数部分，高十六位未使用。
波特率的计算公式
TX/RX 波特率=f/(16*USARTDIV)
接收器和发送器的波特率在 USARTDIV 的整数和小数寄存器中的值应设
置成相同。这里的 f 是给外设的时钟，USARTDIV 是一个无符号的定点数，这
12 位的值设置在 USART_BRR 寄存器中。
USMART 支持的参数类型基本满足任何调试了，支持的类型有：10 或者 16 进制数字、字符串指针（如果该参数是用作参数返回的话，可能会有问
题！）、函数指针等。因此绝大部分函数，可以直接被 USMART 调用，对于不 能直接调用的，你只需要重写一个函数，把影响调用的参数去掉即可，这个 重写后的函数，即可以被 USMART 调用了。
usart同步通信原理
usart同步通信原理USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter）是一种通用的同步/异步收发器，常用于计算机与外设之间的串行通信。
与其他通信接口相比，USART具有使用简便、传输速率高、可靠性强等优点，广泛应用于工业自动化、通信设备、嵌入式系统等领域。
本文将详细介绍USART 同步通信的原理。
一、USART概述USART是一种支持同步和异步通信的串行通信接口。
它包含了发送和接收两个单独的模块，可以独立进行串行数据的发送和接收。
USART的工作模式可以是同步模式，也可以是异步模式。
同步模式下，由外设设备提供时钟信号，数据通过USART与时钟信号同步传输。
异步模式下，USART通过内部时钟信号进行数据传输。
二、USART同步通信原理USART同步通信是指数据传输的时钟信号由外部设备提供的通信方式。
在同步模式下，数据包含位同步的时钟信号，可以实现更稳定可靠的数据传输。
USART同步通信的原理如下：1. 产生时钟信号：在USART同步模式下，时钟信号由外设设备提供。
外设设备通常会产生一个固定频率的时钟信号，用于同步数据传输。
时钟信号可以是周期性的矩形波形。
2. 数据传输：数据传输分为发送和接收两个过程。
发送过程：当发送数据时，USART根据时钟信号的上升沿或下降沿来判断数据位的变化。
一般情况下，数据传输的时刻是在每个时钟信号的下降沿或上升沿进行的。
每个数据位都映射到一个时钟信号的周期。
发送方按照时钟信号的节拍，将数据按位发送。
接收过程：当接收数据时，接收方根据时钟信号的上升沿或下降沿来采样传输的数据。
接收方在每个时钟信号的节拍来临时，采样接收到的数据位。
发送和接收过程通常以字节为单位进行，即发送或接收一个字节的数据。
USART通信支持多种数据位宽，如8位、9位等。
一个字节的数据包括起始位、数据位、校验位和停止位。
3. 通信协议：USART同步通信需要一种规定的通信协议，以确保发送方和接收方之间的数据传输正确可靠。
usart和uart区别
usart和uart区别USART和UART是用于串行通信的两种常见协议，它们在电子通信领域中使用非常广泛。
尽管USART和UART经常被混淆使用，但实际上它们在某些方面有一些明显的区别。
在本篇文章中，我们将详细介绍USART和UART的区别以及它们各自的特点。
首先，让我们来了解一下UART。
UART是英文Universal Asynchronous Receiver Transmitter的缩写，意为通用异步收发器。
它是用于串行通信的一种基本协议。
UART使用引脚信号来发送和接收数据，它以异步的方式工作，这意味着没有时钟信号同步数据传输。
UART通常用于简单的短距离通信，例如在微控制器和外部设备之间进行通信。
相比之下，USART是英文Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter的缩写，意为通用同步异步收发器。
USART是一种更复杂和高级的串行通信协议，它既支持同步传输也支持异步传输。
同步传输使用外部时钟信号来同步数据传输，这种方式可以提供更高的数据传输速率和更可靠的传输。
异步传输相比之下是以UART类似的方式工作，没有时钟信号同步。
USART通常应用于需要高速和可靠数据传输的场景，例如计算机和外设之间的通信。
在使用上，UART和USART之间还有一个明显的区别。
UART只能进行一对一的通信，即一对发送和接收引脚只能连接一个设备。
而USART具有多种通信模式，包括单主机通信、多主机通信和多机通信。
这使得USART在复杂的通信网络中非常有用，支持多个设备同时进行通信。
另一个区别在于USART通常具有较大的FIFO缓冲区，这可以提高数据传输的效率和可靠性。
UART只能使用一个字节的缓冲区来缓存数据，因此在高速传输时容易出现数据丢失或错误。
而USART的FIFO缓冲区可以缓存多个字节的数据，有效地解决了这个问题。
此外，由于USART支持同步传输，因此它可以使用不同的通信协议，如SPI（串行外设接口）和I2C（串行双线制接口）等。
USART串口工作原理
USART串口工作原理USART（Universal Synchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter）串口是一种用于串行通信的通信接口。
在单片机和外部设备之间传输数据时，通过USART串口可以实现双向的数据传输。
本文将介绍USART串口的工作原理。
在异步通信模式下，USART串口由两条信号线组成：串行数据线（TX）和串行接收线（RX）。
TX线用于发送数据，RX线用于接收数据。
在发送数据时，将要发送的数据传输到串行数据线上，通过波特率发生器确定发送数据的速率。
在接收数据时，数据通过串行接收线传输到单片机中。
在同步通信模式下，USART串口需要外部提供一个时钟信号。
此外，还需要额外的信号线用于使数据的发送和接收同步。
同步通信模式可以实现更高的数据传输速率，但需要更多的硬件资源。
1.帧结构：USART串口将数据划分为多个帧，每个帧由多个位组成。
每个帧包含一个起始位、一个或多个数据位、一个或多个校验位和一个或多个停止位。
起始位用于指示数据传输的开始，停止位用于指示数据传输的结束。
校验位用于检测数据传输的错误。
2.时钟：USART串口需要根据时钟信号确定数据传输的速率。
时钟信号可以是内部生成的还是外部提供的。
波特率发生器用于确定数据传输的速率，波特率指的是每秒传输的位数。
3.数据传输：在发送数据时，将要发送的数据传输到串行数据线上，并根据波特率发生器确定发送数据的速率。
在接收数据时，数据通过串行接收线传输到单片机中。
4.时序控制：USART串口需要根据时序控制传输数据。
在发送数据时，需要按照一定的时序规则将数据从发送缓冲器中传输到串行数据线上。
在接收数据时，需要按照一定的时序规则将数据从串行接收线上传输到接收缓冲器中。
5.错误检测：USART串口可以通过校验位进行错误检测。
发送方在发送数据时，将数据和校验位一起发送到串行数据线上。
接收方在接收数据时，通过计算接收到的数据的校验位来检测数据传输过程中是否发生了错误。
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USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)
• ART串口的功能描述
接口通过三个引脚与其他设备连接在一起。任何USART双向通信至少需要两个 引脚；接收数据输入（RX）和发送数据输出(TX)。 RX：接收数据串行输入。通过采样技术来区别数据和噪声，从而恢复数据。 TX：发送数据输出。当发送器被禁止时，输出引脚恢复到它的I/O端口配置。 当发送器被激活，并且不发送数据时，TX引脚处于高电平。在单线和智能卡模式 里，此I/O口被同时用于数据的发送和接收。 （1）总线在发送或接收前应处于空闲状态。 （2）一个起始位。 （3）一个数据字（8或9位），最低有效位在前。 （4）0.5，,15，,2个的停止位，由此表明数据帧的结束。 （5）使用分数波特率发生器--12位整数和4位小数的表示方法。 （6）一个状态寄存器（USART_SR）。 （7）数据寄存器（ USART_DR ）。 （8）一个波特率寄存器（ USART_BRR ），12位的整数和4位小数。 （9）一个智能卡模式下的保护时间寄存器（ USART_GTRR ）。
USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)
• 6.串口的如何工作的
一般有两种方式：查询和中断。 （1）查询：串口程序不断地循环查询，看看当前有没有数据要它 传送。如果有，就帮助传送（可以从PC到STM32板子，也可以从STM32 板子到PC）。 （2）中断：平时串口只要打开中断即可。如果发现有一个中断来， 则意味着要它帮助传输数据——它就马上进行数据的传送。同样，可 以从 PC到STM3板子，也可以从STM32板子到PC。
USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)
• ART串口的主要特性
（1）.全双工的，异步通信； （2）.标准格式； （3）.分数波特率发生器系统发送接收共用的可编程波特率最高达 4.5Mbps; （4）. 可编程数据字长度（8位或9位）; （5）.可配置的停止位，支持1或2位停止位; （6）. LIN主发送同步断开符的能力，以及LIN从检测断开符的能力; （7）.发送方为同步传输提供时钟; （8）. IrDA SIR编码器解码器，在正常模式下支持3/16位的持续时间; （9）. 智能卡模拟功能，智能卡接口支持ISO7816-3标准里定义的异步智能 卡协议; (10）. 可配置的使用DMA的多缓冲器通信; (11). 校验控制，可以对发送定义位，以及对接收数据进行校验； (12). 四个错误检测标志，包括溢出错误、噪声错误、帧错误、校验错误； (13). 10个带标志的中断源：
USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)
• • • • • • • • • • ①CTS改变； ②LIN断开符检测； ③发送数据寄存器空； ④发送完成； ⑤接收数据寄存器满； ⑥检测到总线为空闲； ⑦溢出错误； ⑧帧错误； ⑨噪声错误； ⑩校验错误。
USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)
• 7. 串口的硬件连接
奋斗STM32 V3开发板拥有二路RS-232 接口，CPU 的PA9US1-TX（P68）、PA10-US1-RX（P69）、PA9-US2-TX（P25）、 PA10-US2-RX（P26）通过MAX3232 实现两路RS-232 接口，分别 连接在XS5 和XS17 接口上。 USART1 在系统存储区启动模式 下，将通过该口通过PC对板上的CPU进行ISP，该口也可作为普 通串口功能使用，JP3，JP4 的短路冒拔去，将断开第二路的 RS232通信，仅作为TTL 通信通道。
USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)
• ART串口的工作模式 (1)异步模式。 (2)硬件流控制模式 （3）USART同步模式 （4）单线半双工通信模式 （5）多处理器通信模式 （6）LIN（局域互联网）模式 （7）智能卡模式 （8）IrDA
USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)
• ART串口的结构组成
USART收发模块一般分为三大部分:时钟发生器、数据发送 器和接收器。控制寄存器为所有的模块共享。
时钟发生器由同步逻辑电路(在同步从模式下由外部时钟 输入驱动)和波特率发生器组成。 发送时钟引脚XCK仅用于同步发送模式下，发送器部分由 一个单独的写入缓冲器(发送UDR)、一个串行移位寄存器、校验 位发生器和用于处理不同桢结构的控制逻辑电路构成。使用写 入缓冲器，实现了连续发送多帧数据无延时的通信。 接收器是USART模块最复杂的部分，最主要的是时钟和数 据接收单元。数据接收单元用作异步数据的接收。除了接收单 元，接收器还包括校验位校验器、控制逻辑、移位寄存器和两 级接收缓冲器(接收UDR)。接收器支持与发送器相同的帧结构， 同时支持帧错误、数据溢出和校验错误的检测。
USART串行接口
USART(UniversTransmitter)
• ART串口的基本概念
在STM32的参考手册中，串口被描述成通用同步异步收发器（USART）， 它提供了一种灵活的方法与使用工业标准NRZ异步串行数据格式的外部设备之 间进行全双工数据交换。USART利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选 择。它支持同步单向通信和半双工单线通信，也支持LIN（局部互联网），智 能卡协议和IrDA（红外数据组织）SIR ENDEC规范，以及调制解调器(CTS/RTS) 操作。它还允许多处理器通信。还可以使用DMA方式，实现高速数据通信。 USART通过3个引脚与其他设备连接在一起，任何USART双向通信至 少需要2个引脚：接受数据输入(RX)和发送数据输出(TX)。 注： RX: 接受数据串行输入。通过过采样技术来区别数据和噪音，从而恢复数据。 TX: 发送数据输出。当发送器被禁止时，输出引脚恢复到它的I/O端口配置。 当发送器被激活，并且不发送数据时，TX引脚处处于高电平。在单线和智能 卡模式里，此I/O口被同时用于数据的发送和接收。