同步-异步通信接口USART
STM32-USART同步异步串行通讯
慢慢的看一下,应该容易理解.在网络通信过程中，通信双方要交换数据，需要高度的协同工作。
为了正确的解释信号，接收方必须确切地知道信号应当何时接收和处理，因此定时是至关重要的。
在计算机网络中，定时的因素称为位同步。
同步是要接收方按照发送方发送的每个位的起止时刻和速率来接收数据，否则会产生误差。
通常可以采用同步或异步的传输方式对位进行同步处理。
1. 异步传输（Asynchronous Transmission）：异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是8位的1个字符或更长。
发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达。
一个常见的例子是计算机键盘与主机的通信。
按下一个字母键、数字键或特殊字符键，就发送一个8比特位的ASCII代码。
键盘可以在任何时刻发送代码，这取决于用户的输入速度，内部的硬件必须能够在任何时刻接收一个键入的字符。
异步传输存在一个潜在的问题，即接收方并不知道数据会在什么时候到达。
在它检测到数据并做出响应之前，第一个比特已经过去了。
这就像有人出乎意料地从后面走上来跟你说话，而你没来得及反应过来，漏掉了最前面的几个词。
因此，每次异步传输的信息都以一个起始位开头，它通知接收方数据已经到达了，这就给了接收方响应、接收和缓存数据比特的时间；在传输结束时，一个停止位表示该次传输信息的终止。
按照惯例，空闲（没有传送数据）的线路实际携带着一个代表二进制1的信号，异步传输的开始位使信号变成0，其他的比特位使信号随传输的数据信息而变化。
最后，停止位使信号重新变回1，该信号一直保持到下一个开始位到达。
例如在键盘上数字“1”，按照8比特位的扩展ASCII编码，将发送“00110001”，同时需要在8比特位的前面加一个起始位，后面一个停止位。
异步传输的实现比较容易，由于每个信息都加上了“同步”信息，因此计时的漂移不会产生大的积累，但却产生了较多的开销。
在上面的例子，每8个比特要多传送两个比特，总的传输负载就增加25%。
USART模块寄存器使用说明
USART模块寄存器使用说明USART（Universal Synchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter）是通用同步/异步收发器，是一种常用的串行通信接口模块。
在使用USART模块之前，需要配置一些寄存器来完成通信的参数设置。
ART控制寄存器（USART_CRx）：用于配置发送和接收的参数。
常用的配置包括：- 使能发送和接收功能：通过设置 TE（Transmitter Enable）和 RE （Receiver Enable）位来使能发送和接收功能。
- 配置数据位数：通过设置 M（Mantissa）位来选择发送和接收的数据位数。
- 配置停止位：通过设置 STOP（Stop Bits）位来选择发送和接收的停止位数。
- 配置奇偶校验位：通过设置 PCE（Parity Control Enable）位和PS（Parity Selection）位来选择发送和接收的奇偶校验方式。
- 配置同步/异步模式：通过设置 SYNC（Synchronous mode enable）位来选择同步（同步模式）或异步（异步模式）通信。
ART数据寄存器（USART_DR）：用于发送和接收数据。
写入该寄存器的数据将被发送，读取该寄存器可以获取接收到的数据。
ART状态寄存器（USART_SR）：用于获取USART模块的状态信息。
常用的状态位包括：- TXE（Transmit Data Register Empty）：发送数据寄存器为空。
- RXNE（Read Data Register Not Empty）：接收数据寄存器非空。
- FE（Framing Error）：帧错误。
- ORE（Overrun Error）：溢出错误。
- NE（Noise Error）：噪声错误。
ART波特率寄存器（USART_BRR）：用于配置通信的波特率。
波特率=时钟频率/(16*USARTDIV)。
ART控制寄存器2（USART_CR2）和寄存器3（USART_CR3）：用于配置流控制、硬件流控制、DMA接口等其他功能。
第5章 通用同步、异步收发器USART
通用同步/异步收发器USART
第5章 通用同步/异步收发器USART
USART（Universal Synchronous / Asynchronous Receive / Transmit）是MSP430单片机的重要外围串行通信接口。 MSP430F449有2个USART：USART0和USART1。 USART可以工作于异步模式，即通用异步收发(UART)， USART也可以工作于同步模式，即SPI（Serial Peripheral Interface串行外设接口）。
URXSE = 1时，串行口检测到UART起始位是就产生接收中断，退出低 功耗模式。中断程序通过查询URXIFGx可以判断是起始中断还是结束中断。
b5～４：SSEL1，SSEL0： 时钟源选择。时钟源是计算波特率字的主要依据。
SSEL1-0 00 01 10，11
时钟源 UCLKI ACLK SMCLK
起始中断 URXSEx = 1 URXIFGx = 0
接收中断 URXSEx = 0 URXIFGx = 1
S
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
P
S
正常情况下，UART的接收中断应该是接收到一个有效的UART帧时发 生，此时RXBUFx是收到的数据，其它时间RXBUFx数据无效（或是前一帧 的数据）。 MSP430单片机有多种低功耗运行模式，例如在LM3模式下，MCLK、 SMCLK都是关闭。如果UART使用的是SMCLK，在正式接收UART数据前 就必须启动SMCLK。任何中断都会自动退出低功耗模，启动SMCLK。
32768 =3.413 计算： 9600
注意：UBRx ≥ 3，如果UBRx < 3, 波特率将会出现不可预见的错误。
STM32USART的使用
STM32USART的使用USART（通用同步/异步收发传输器）是一种串行通信接口，用于在微控制器（MCU）和外部设备之间进行数据传输。
STM32系列微控制器具有内置的USART硬件模块，在很多应用中被广泛使用。
本篇文章将介绍STM32中USART的基本原理、配置以及使用方法。
USART的基本原理：USART是一种全双工的通信接口，可以同时进行数据的发送和接收。
它支持同步和异步两种通信方式。
在异步通信中，通信双方通过传输时间间隔来同步数据，而在同步通信中，通信双方使用时钟信号来同步数据传输。
USART还支持多种数据帧格式，如8位或9位数据位、奇偶校验位、1或2位停止位等。
USART的配置：在STM32中，USART的配置主要涉及以下几个方面：1.硬件引脚配置：先确定USART通信要使用的GPIO引脚，并将它们与USART模块的引脚进行映射。
2. USART时钟配置：通过RCC（Reset and Clock Control）模块配置USART时钟，使USART模块可以正常工作。
ART参数配置：设置USART的工作模式、波特率、数据位、停止位和校验等参数。
4.中断配置（可选）：如果需要使用USART中断来处理接收和发送数据，可以配置相应的中断向量。
USART的使用方法：下面是一个基本的USART初始化和数据发送的例子，假设使用USART2进行通信。
首先，需要在程序中引用相关的头文件和库。
例如，在使用STM32Cube库时，可以引用以下头文件和库：```c#include "stm32f4xx.h"#include "stm32f4xx_hal.h"#include "stm32f4xx_hal_usart.h"```然后，进行USART的配置。
以STM32Cube库为例，配置USART时可以使用HAL库提供的相应函数，如下所示：```c/*配置USART2引脚*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE(;__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(;GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2 ， GPIO_PIN_3;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART2;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);/*配置USART2参数*/USART_HandleTypeDef huart2 = {0};huart2.Instance = USART2;huart2.Init.BaudRate = 9600;huart2.Init.Mode = USART_MODE_TX_RX;huart2.Init.Parity = USART_PARITY_NONE;huart2.Init.StopBits = USART_STOPBITS_1;huart2.Init.WordLength = USART_WORDLENGTH_8B;huart2.Init.HwFlowCtl = USART_HWCONTROL_NONE;HAL_UART_Init(&huart2);```接下来，可以使用USART进行数据的发送和接收。
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。
uart和usart的用法
uart和usart的用法UART 和 USART 是串行通信协议，用于在计算机系统和外部设备之间传输数据。
UART 是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）的缩写，而 USART 是通用同步异步收发传输器（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter）的缩写。
UART是一种简单的串行通信协议，用于在计算机系统和外部设备之间传输数据。
UART使用一条传输线（TX，发送线）和一条接收线（RX，接收线）。
TX线用于传输数据，RX线用于接收数据。
UART通过调整数据位、校验位、停止位等参数来实现数据传输的可靠性。
UART 的基本原理是异步通信，它不需要与外部设备共享时钟信号。
在 UART 中，每个字节都使用起始位（通常为低电平）、数据位（通常为8位）、可选的校验位（用于检测传输错误）、停止位（通常为高电平）进行传输。
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。
使用波特率来控制传输速度是 UART 的另一个特点，波特率是指每秒钟传输的位数。
例如，当波特率设置为 9600 bps 时，每秒传输 9600 位。
USART提供了与UART相同的功能，但还附带了同步模式的支持。
它支持外部时钟信号，这意味着可以通过时钟线来同步数据传输。
在同步模式下，数据被以固定速率进行传输，并且有更高的传输速度和可靠性。
USART具有三种工作模式：异步模式、同步模式和同步识别模式。
在异步模式中，USART的工作方式与UART完全相同。
在同步模式中，USART 使用外部时钟信号来同步数据的传输。
在同步识别模式中，USART在开始传输数据之前检测数据线上电平的变化，以确定是使用异步传输还是同步传输。
UART和USART可以应用于多种不同的领域。
它们常常被用于与外围设备（如传感器、显示器、GPS接收器等）进行数据传输。
STM32 USART同步异步串行通讯
慢慢的看一下,应该容易理解.在网络通信过程中，通信双方要交换数据，需要高度的协同工作。
为了正确的解释信号，接收方必须确切地知道信号应当何时接收和处理，因此定时是至关重要的。
在计算机网络中，定时的因素称为位同步。
同步是要接收方按照发送方发送的每个位的起止时刻和速率来接收数据，否则会产生误差。
通常可以采用同步或异步的传输方式对位进行同步处理。
1. 异步传输（Asynchronous Transmission）：异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是8位的1个字符或更长。
发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达。
一个常见的例子是计算机键盘与主机的通信。
按下一个字母键、数字键或特殊字符键，就发送一个8比特位的ASCII代码。
键盘可以在任何时刻发送代码，这取决于用户的输入速度，内部的硬件必须能够在任何时刻接收一个键入的字符。
异步传输存在一个潜在的问题，即接收方并不知道数据会在什么时候到达。
在它检测到数据并做出响应之前，第一个比特已经过去了。
这就像有人出乎意料地从后面走上来跟你说话，而你没来得及反应过来，漏掉了最前面的几个词。
因此，每次异步传输的信息都以一个起始位开头，它通知接收方数据已经到达了，这就给了接收方响应、接收和缓存数据比特的时间；在传输结束时，一个停止位表示该次传输信息的终止。
按照惯例，空闲（没有传送数据）的线路实际携带着一个代表二进制1的信号，异步传输的开始位使信号变成0，其他的比特位使信号随传输的数据信息而变化。
最后，停止位使信号重新变回1，该信号一直保持到下一个开始位到达。
例如在键盘上数字“1”，按照8比特位的扩展ASCII编码，将发送“”，同时需要在8比特位的前面加一个起始位，后面一个停止位。
异步传输的实现比较容易，由于每个信息都加上了“同步”信息，因此计时的漂移不会产生大的积累，但却产生了较多的开销。
在上面的例子，每8个比特要多传送两个比特，总的传输负载就增加25%。
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AVR的异步传输接口USART
数据帧格式：
除波特率外，通信双方还必须采用相同的数据帧格式 1位起始位：0 5～8或9位数据位 1位可选的无校验/奇校验/偶校验位 1～2位停止位：1
USART相关的寄存器
USART数据寄存器UDR
RXB[7:0] TXB[7:0]
UDR实际上由两个物理上分离的寄存器RXB和TXB组成，它们 采用相同的I/O地址。 写UDR实际是写TXB 读UDR实际是读RXB
AVR的异步传输接口USART
串行时钟发生器：支持四种时钟模式
普通异步模式 双倍速异步模式：只能用于异步通信 主机同步模式 从机同步模式
AVR的异步传输接口USART
波特率发生器：
通信双方必须采用相同的波特率 定义为每秒钟传输的二进制位数，一般为1200的整数倍 波特率由UBRR寄存器的值决定，计算公式见pp.373，表13-1
USART的基本操作
USART初始化
波特率设定 数据帧结构设定 发送和接收使能 Void USART_Init(unsigned int baud) { UBRRH=(unsigned char baud>>8); UBRRL=(unsigned char baud); UCSRB=(1<<RXEN)|(1<<TXEN);
USART的基本操作
数据接收：9位
先从UCSRB的RXB8标志位中读取第9位数据 再从UDR中读取低8位数据
unsigned int USART_Receive(void)
{
unsigned char status,resh,resl; while(!(UCSRA & (1<<RXC)))；
PE：校验错误
U2X：USART传输速率倍速，只在异步模式下有效 MPCM：多机通信模式允许，数据帧若不包含地址信息将被忽略
USART相关的寄存器
USART控制和状态寄存器B—UCSRB
RXCIE TXCIE UDRIE RXEN TXEN UCSZ2 RXB8 TXB8
RXCIE：接收完成中断允许 TXCIE：发送完成中断允许 UDRE：发送数据寄存器空中断允许 RXEN：数据接收允许 TXEN：数据发送允许
URSEL：UCSRC/UBRRH选择，写UCSRC该位必须写入1 UMSEL：USART工作模式选择，1同步，0异步 UPM[1:0]：校验方式，0:无校验，1:保留，2:偶校验，3:奇校验 USBS：停止位选择，0:1位停止位，1:2位停止位 UCSZ[1:0]：字符长度，与USCZ2一起使用，见表13-5
UCPOL：时钟极性选择，同步模式下有效，见表13-6
USART相关的寄存器
波特率寄存器UBRRL和UBRRH
URSEL UBRR[7:0]
URSEL：UCSRC/UBRRH选择，写UBRRH该位必须写入0
UBRR[11:0]：USART波特率设置寄存器
UBRR[11:8]
USART相关的寄存器
USART的基本操作
数据发送：9位
先将第9位数据写入UCSRB的TXB8标志位中 再将低8位数据写入UDR中 Void USART_Transmit(unsigned int data) { while(!(UCSRA & (1<<UDRE)))； UCSRB &= ~(1<<TXB8); //第9位为0 if(data & 0x0100) //第9位为1
status=UCSRA; resh=UCSRB; resl=UDR;
if(status & (1<<FE)|(1<<DOR)|(1<<PE)) return -1;
resh=(resh>>1)&0x01;
return ((resh<<8)|resl);
}
基于USART接口基本通信的实现和测试
供测试使用的USART数据发送和接收程序 ATmega16由TXD发送数据，由RXD接收并通过7段LED显示 电路图：见Proteus及实验开发板电路图 程序分析：见程序
第十三、十四章
同步/异步通信接口USART
AVR的异步传输接口USART
USART特点：
全双工操作：独立的接收和发送数据寄存器 支持同步和异步传输 同步操作时可由主机或从机同步 独立的高精度波特率发生器 扩展的，支持5～9位数据位和1～2位停止位的数据帧格式
硬件支持的奇偶校验
3个独立的中断源：发送完成，接收完成和发送数据寄存器空 支持多机通信模式 支持倍速异步通信模式
UCSRB |= (1<<TXB8);Leabharlann UDR=data}
USART的基本操作
数据接收：5～8位
循环检测接收完成标志位RXC，置1则从UDR中读取收到的数据 unsigned char USART_Receive(void) { while(!(UCSRA & (1<<RXC)))； return UDR; }
如果数据寄存器不为空，写入的数据将被忽略
USART相关的寄存器
USART控制和状态寄存器A—UCSRA
RXC TXC UDRE FE DOR PE U2X MPCM
RXC：USART接收完成，置1产生接收完成中断请求 TXC：USART发送完成，置1产生发送完成中断请求 UDRE：USART发送数据寄存器空，置1产生中断请求 FE：接收帧出错，例如接收到停止位为0 DOR：接收数据溢出出错
UCSZ2：数据字位数大小，与UCSZ[1:0]一起使用
RXB8：接收数据的第8位，为第9位数据，读URD之前读取 TXB8：发送数据的第8位，为第9位数据，写URD之前写入
USART相关的寄存器
USART控制和状态寄存器C—UCSRC
URSEL UMSEL UPM1 UPM0 USBS UCSZ1 UCSZ0 UCPOL
对寄存器UCSRC/UBRRH的操作
写操作：URSEL写1，写入UCSRC；写0，写入UBRRH 读操作：第一次读的是UBRRH，连续第二次读的是UCSRC unsigned char ucsrc ucsrc=UBRRH ucsrc=UCSRC return ucsrc
波特率的设置和偏差
pp.380-383，表13-7～13-10给出相应与常用频率的晶 体，UBRR的设定值。误差小于±0.5%。
UCSRC=(1<<URSEL)|(1<<USBS)|(3<<UCSZ0)
}
USART的基本操作
数据发送：5～8位
循环检测数据寄存器空标志UDRE，为1数据可写入UDR Void USART_Transmit(unsigned char data) { while(!(UCSRA & (1<<UDRE)))； UDR=data; }