4.1-4.3异步(UART)通信全解
--异步UART通信-芯片资料课件 (一)
--异步UART通信-芯片资料课件 (一)异步UART通信是一种广泛应用于各种嵌入式系统中的串行通信协议。
在芯片资料课件中，常常会有针对UART通信的相关资料，这些资料对于学习和应用UART通信非常重要。
本文将介绍异步UART通信，并详细解析芯片资料课件中的相关内容。
一、异步UART通信异步UART通信是一种基本的串行通信方式。
在数据传输过程中，数据以位为单位依次传输，每个字节的传输分为起始位、数据位、校验位和停止位四个部分。
其中起始位固定为逻辑0，停止位则可以是逻辑0、逻辑1或两者的转换。
优点：1.简单实用：UART通信无需使用专用设备接口，只要通信的两个设备之间有相互连接的I/O引脚即可通信。
2.速度快：UART通信速度很快，能达到几十kbps以上的数据率。
缺点：1.不如同步通信协议可靠稳定。
2.传输距离相对有限，通常只能在几十米内实现。
二、芯片资料课件在芯片资料课件中，对于异步UART通信的介绍常常涉及到以下内容：1.数据格式：组成数据帧的基本单位是一个字节，包含起始位、数据位、校验位和停止位，其中起始位一般为逻辑0。
2.波特率：UART通信使用的是异步时序，因此对与发送和接收的数据的传输速率进行最基本的约束。
可以设置的波特率在软件配置时提供。
3.流控制：UART通信也可以使用流控制来协调数据传输。
例如，硬件流控制使用的是构成数据帧的传输引脚，而软件控制则是根据不同的端口协调数据传输。
4.缓冲区：UART通信需要使用接收缓冲区和发送缓冲区来协调数据传输，确保数据能够正确传输。
三、总结异步UART通信是一种基本的串行通信协议，在各种嵌入式系统中得到广泛应用。
在芯片资料课件中，通常会对其进行详细的介绍，包括数据格式、波特率、流控制和缓冲区等内容。
掌握这些内容不仅有助于对UART通信的理解，同时也有助于在软件开发中使用UART实现数据传输。
GD32固件库使用手册 (USART TIMER)
GD32 MCU外设固件库使用手册——基于《GD32F10x_Firmware_Library_V1.0.0》固件库目录目录 1一、USART模块 (1)4.1 USART寄存器 (1)4.2 USART模块初始化结构体类型USART_InitPara (1)4.3 USART模块库函数 (4)4.4 应用实例 (4)二、Timer定时器模块 (6)5.1 Timer定时器寄存器 (6)5.2 Timer定时器模块初始化结构体类型 (8)5.2.1 TIMER_BaseInitPara初始化结构体 (8)5.2.2 TIMER_OCInitPara初始化结构体 (9)5.2.3 TIMER_ICInitPara初始化结构体 (10)5.2.4 TIMER_BKDTInitPara初始化结构体 (12)5.3 Timer定时器模块库函数 (12)5.4 应用实例 (15)一、USART模块USART模块的固件库文件为gd32f10x_usart.c和gd32f10x_usart.h，包含USART模块初始化、使能、发送数据、接受数据等功能。
4.1 USART寄存器USART模块寄存器的定义见代码清单4.1.1所示。
代码清单4.1.1 USART模块寄存器定义USART_InitPara-> USART_STBits成员变量可从USART_STBits所定义的宏中取值，USART_STBits的宏定义如代码清单4.2.2所示。
代码清单4.2.2 USART_STBits宏定义代码USART_InitPara-> USART_Parity成员变量可从USART_Parity所定义的宏中取值，USART_Parity的定义如代码清单4.2.3所示。
其中USART_PARITY_RESET表示无奇偶校验，其中，USART_HARDWAREFLOWCONTROL_NONE表示不使用硬件流控制；USART_HARDWAREFLOWCONTROL_RTS表示使用RTS流控制；USART_HARDWAREFLOWCONTROL_CTS表示使用CTS流控制；USART_HARDWAREFLOWCONTROL_RTS_CTS表示使用RTS/CTS流控制。
uart通信原理与程序
uart通信原理与程序UART（通用异步收发传输器）是一种串行通信协议，用于在电子设备之间传输数据。
它广泛应用于各种通信设备和嵌入式系统中，是实现设备间通信的一种基本方式。
本文将详细介绍UART的工作原理和编写UART通信程序的步骤。
一、UART的工作原理UART通信是一种简单的、异步的、串行通信方式。
它使用一个数据线（TXD）和一个时钟线（CLK）实现数据的收发。
UART通信的工作原理如下：1.数据传输格式：UART通信使用帧来表示一个完整的数据包，每个帧由起始位、数据位、校验位和停止位组成。
起始位是一个低电平信号，用来告诉接收方接下来的数据的开始。
数据位是实际要传输的数据，可以是一个字节或多个字节。
校验位用于检查数据的准确性，常用的校验方式有奇偶校验和循环冗余校验（CRC）。
停止位是一个高电平信号，用来表示数据的结束。
2.波特率：3.串行传输：UART通信使用串行传输方式，即每个bit按顺序依次传输。
发送方将数据一位一位地发送到TXD线上，接收方通过CLK线来同步数据的传输。
发送方和接收方都在预定的时钟频率下将数据从一个电平变为另一个电平，以便接收方正确地接收数据。
4.启动和停止：UART通信在数据的开始和结束位置需要一些额外的控制位来标识。
当数据传输开始时，发送方发送一个起始位（低电平），接收方通过检测起始位来确定数据传输的开始。
当数据传输完毕时，发送方发送一个或多个停止位（高电平）来表示数据的结束。
5.同步与异步：UART通信是一种异步通信方式，即发送方和接收方的时钟不同步。
发送方和接收方使用各自的时钟来同步数据的传输，接收方通过检测起始位和停止位来确定数据的开始和结束位置。
二、编写UART通信程序的步骤下面是编写UART通信程序的一般步骤：1.设置波特率：首先，需要设置UART的波特率，确保发送方和接收方使用相同的波特率。
波特率的设置通常是通过设置寄存器完成的，具体的方法可以参考芯片的数据手册。
微机原理-异步(UART)通信
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4.1 通信系统概述
通信系统模型
• 所有数字通信系统都具有三种设备：
– 发送器：把信息处理成合适的格式，然后发送； – 接收器：收集信息并抽取出原始数据； – 通信介质：为信息流提供物理介质，通常为双绞线、光纤或射频
网络。
数据信号
1 0
1
0
0
0
1
0
1
0
同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持 严格同步。
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同步方式通信的数据格式
同步字符（SYN1) 同步字符（SYN2)
数据（DATA) …
同步通信是按数据块传送的。把传送的字符顺序 地连接起来，组成数据块，在数据块前面加上特 殊的同步字符，作为数据块的起始符号，由收/发 一致的同步时钟在发送端发出，接收端接收到同 步字符后，开始接收数据块。
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[例]
某异步通信的波特率为4800，8个数据位，无校验 位，一个起始位，一个停止位。试估算每个字符传输所 需要的时间。
解：起始位1位，8位数据位，无校验位，一个起始 位，一个停止位，则一个字符的编码为1+8+0+1=10位。 波特率为4800，即4800位/秒，传输10位所需要的时间是 10/4800≈0.002083秒，即2.083毫秒。
设备B 接收器
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半双工通信
半双工（Half Duplex）：数据可以在两个方向上 进行传送，但是这种传送绝不能同时进行。
设备A
发送器/ 接收器
Data flow
设备B
接收器/ 发送器
特点：双向，但不同时。
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UART 串行异步通信
波特率
波特率是衡量数据传送速率的指标，单位为位/秒（bit/s ）或比特。 记录每秒钟传送的二进制位数。
RS-232c串口规范
RS-232标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，其 中EIA(Electronic industry association)代表美国 电子工业协会，RS（recommeded standard）代表推 荐标准，232是标识号，c代表RS232的最新一次修改（ 1969） 常用物理标准还有EIA-RS-232-C EIA-RS-422-A EIA-RS-423A EIA-RS-485
S3c6410是UART：
功能：支持可编程的波特率、红外发送/接受，可插入一个 或两个停止位，支持5-8位数组宽度和奇偶校验。 UART单元组成： （1）、一个波特率发生器 （2）、一个发送器 （3）、一个接收器 （4）、一个控制单元
S3C6410X.pdf
S3C6410的UART
（1）S3C6410通用异步接收和发送器（UART）提供了 四个独立的异步串行I/O端口。
数据传送方式：
A B A B A B
单工方式：数据始终是从A设备发送B设备 半双工方式：既能从A设备传送到B设备，也能从B设备传送到 A设备，但在任何时刻都不能在两个方向上同时 传送，即每次只能有一个设备发送，另一个设备 接收。 全双工方式：允许通信双方同时进行发送和接收，这时，A设 备在发送的同时也可以接收，B设备也一样。
UART连线图：
PC 6410
UART
UART
（1） UART之间以全双工方式传输数据，TXD用于发送，RXD用于接 收，GND用于给双方提供参考电压。 （2）TXD、RXD数据线以“位”最小单位传输数据。 （3）帧：由具有完整意义的、不可分隔的若干位组成，它包含开始位、 数据位、校验位和停止位。 （4）发送数据前，UART之间要约定好波特率、数据传输格式
透彻理解UART通信协议工作原理、波特率计算、工作模式及常见问题
透彻理解UART通信UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器）是一种常用的串行通信协议，广泛应用于单片机或各种嵌入式设备之间的通信。
本文将详细介绍UART通信的基本原理、工作模式、波特率计算以及常见使用方式，帮助有一定单片机开发能力的人群更好地理解和应用UART通信。
一，UART通信的异步通信机制UART通信是一种异步串行通信方式，其基本原理是通过数据线上传输二进制数据位。
UART通信系统主要由发送端和接收端两部分组成，它们之间通过数据线进行数据传输。
发送端将待发送的数据转换为并行信号，然后通过驱动电路将并行信号转换为串行信号，并通过发送电路将串行信号发送到数据线上。
接收端则通过接收电路将数据线上的信号还原为并行信号，再通过解码电路将并行信号转换为原始数据位。
UART通信采用异步通信方式，即发送端和接收端之间通过数据线进行数据传输。
在异步通信中，发送端和接收端不需要同时处于激活状态，而是通过起始位和停止位来标识数据帧的开始和结束。
具体来说，当发送端产生起始位后，发送一个数据位；然后等待接收端的起始位，如果接收到起始位，则继续发送下一个数据位；如果没有接收到起始位，则认为数据帧传输失败。
同样地，当接收端产生停止位后，发送一个校验位；然后等待发送端的停止位，如果接收到停止位，则认为数据帧传输成功。
二、UART的波特率波特率表示单位时间内通过线路传输的二进制数据的位数，通常用bps（bits per second）表示。
例如，如果波特率为9600bps，则每秒钟可以传输9600个比特位的数据。
串口传输数据的波特率是单片机的时钟系统来产生的，因此它和单片机的系统时钟存在算式关系。
波特率=(16*时钟频率)/(32*采样时间)+(1*时钟频率)/(32*采样时间)-(1*时钟频率)/(64*采样时间)。
其中，采样时间指从上一次起始位到本次起始位之间的时间间隔。
uart通信的详细讲解
uart通信的详细讲解UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种常见的串行通信协议，常用于将数据传输至微控制器、传感器、无线模块等外部设备。
它是一种异步通信方式，意味着数据是以字节为单位发送和接收的，并且在数据发送和接收之间没有时钟信号进行同步。
下面将详细介绍UART通信的原理和工作流程。
UART通信基于一对输入输出引脚，其中TX（发送）和RX（接收）引脚分别用于数据的发送和接收。
通过这对引脚，数据可以以位的形式在串行总线上传输。
TX引脚用于将数据发送给接收方，RX引脚用于接收从发送方发送的数据。
在UART通信中，发送方和接收方之间需要事先约定好一些通信参数，包括波特率（通信速率），数据位宽，校验位和停止位。
通信起始阶段，发送方将要发送的数据从最高有效位（MSB）开始依次发送到TX引脚上。
UART通信是异步的，没有外部时钟信号作为同步信号，因此发送方和接收方之间需要通过提前约定的波特率来进行同步。
波特率表示每秒传输的位数，通常以波特（baud）为单位进行衡量。
在发送数据前，发送方需要先发送一个起始位（通常为逻辑低电平）来通知接收方数据的到来。
然后连续发送数据的位数。
发送方还可以选择在数据位之后发送一位校验位来增强数据的可靠性。
最后，发送方发送一个或多个停止位（通常为逻辑高电平）来标志数据的结束。
接收方在接收数据时，根据约定好的波特率等参数从RX引脚接收数据。
接收方在接收到起始位时开始接收数据，并按照波特率计时以正确的速率接收数据位。
在接收数据后，接收方还可以验证校验位的正确性。
如果校验位不匹配，接收方可以丢弃接收到的数据或者发生错误的数据信号。
最后，接收方等待一个或多个停止位来表示数据的结束。
UART通信的数据传输速率受到波特率的限制，快速的数据通信需要更高的波特率。
波特率的选择要根据通信双方的要求和硬件性能来确定。
总之，UART通信是一种简单、低成本的串行通信方式，用于将数据以位的形式在发送方和接收方之间传输。
uart通信原理(一)
UART通信原理- 什么是UART通信UART是通用异步收发传输（Universal AsynchronousReceiver/Transmitter）的缩写，是一种串行通信协议。
它是一种简单的串行通信协议，用于在微控制器、传感器、外围设备等之间进行数据传输。
UART通信使用两根线进行数据传输，一根线用于发送数据，另一根线用于接收数据。
这种通信方式不需要时钟信号，因此称为“异步通信”。
- UART通信的原理UART通信的原理是通过发送和接收端口来实现。
在发送端，数据会被发送到UART发送缓冲区，然后通过串行传输线发送出去。
在接收端，串行传输线接收到数据后，数据会被存储在接收缓冲区中，然后被读取出来。
UART通信的速度是通过波特率（Baud Rate）来定义的。
波特率表示每秒传输的比特数，通常以bps（bits per second）为单位。
发送和接收端的波特率必须保持一致，否则数据将无法正确地传输。
- UART通信的数据帧UART通信的数据帧由起始位、数据位、校验位和停止位组成。
起始位标识数据的开始，数据位包含实际的数据，校验位用于检测数据传输过程中的错误，停止位标识数据的结束。
数据帧的格式是由发送端和接收端约定好的，以确保数据可以正确地被解析和处理。
- UART通信的应用UART通信在嵌入式系统中被广泛应用，例如单片机与外围设备的通信、传感器数据的采集、串口通信等。
由于其简单易用的特点，UART通信在各种嵌入式系统中都可以找到应用。
- 结语UART通信作为一种简单而实用的串行通信协议，在嵌入式系统中扮演着重要的角色。
通过了解UART通信的原理和应用，我们可以更好地理解串行通信的工作方式，从而更好地应用它在实际的项目中。
希望本文能够帮助读者更深入地了解UART通信的原理和应用。
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串行异步通信的波特率
对于给定的BRCLK时钟源，所使用的波特率将决定分频因子N：
N = INT(fBRCLK / Baud)
式中，fBRCLK为实际进入波特率发生器的时钟频率 Baud为实际所需要的波特率 如果两者之比 < 16，则令 UCOS16 = 0 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·低频模式 UCBR = INT(N) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·取整 UCBRS = round[( N－INT(N) )×8] · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·四舍五入后取整 如果两者之比 ≥16，则令 UCOS16 = 1 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·低频模式 UCBR = INT(N/16) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·取整 UCBRS = round｛[(N/16)－INT(N/16) ]×8} · · · · · · · · · ·四舍五入后取整
程序流程图
主机
初始化SPI模块 初始化发送数据 MST_Data RX ISR
判断发送缓冲是否为空， 若是，则发送第一个字符 判断发送缓冲是否为空， 为空说明上次发送完毕
从机 RX ISR
初始化SPI模块
判断发送缓冲是否为空， 为空说明上次发送完毕
判断本次接收到的字符 和上次发送是否相同， 相同则亮灯
– 4.6 通用串行总线协议USB模块
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4.1 通信系统概述
通信系统模型
• 所有数字通信系统都具有三种设备：
– 发送器：把信息处理成合适的格式，然后发送；
– 接收器：收集信息并抽取出原始数据； – 通信介质：为信息流提供物理介质，通常为双绞线、光纤或射频 网络。
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本章结构
• MSP430通信接口
– 4.1 通信系统概述
– 4.2 USCI模块概述 – 4.3 通用异步通信协议UART模式 – 4.4 串行外设接口协议SPI模式 – 4.5 内部集成电路协议I2C模式
超采样波特率生成
• 当UCOS16 = 1时即选择为“超采样波特率生成”模式。 这个模式具有精确的位时序。它需要时钟源比所需的波特 率高16倍。 • 通过以下两步可以产生波特率： • 将时钟源16分频，结果存于BITCLK16，然后作为时钟源 由分频器再次分频，然后供给第一个调制器。 • BITCLK由BITCLK16定义，通过16分频及第二个调制器。 • 寄存器将通过下面公式得出的值来进行配置。
– 自动波特率检测； – 灵活的时钟源。
• RX干扰抑制； • 使能DMA； • 错误检测。
USCI_Ax模块框图—— UART模式
在异步模式下， USCI_Ax模块通过两个 外部引脚UCAxRXD和 UCAxTXD将芯片连接 到外部系统。
当UCSYNC = 0时， 选择UART模式。
初始化USCI模块
• 通常情况下，N不是一 个整数，因此，需要使 用调制器。
低频波特率生成
• 当UCOS16 = 0时即选择为“低频波特率生成”模式。由 于该模式使用低频时钟信号(32.768 kHz晶振)，故其非常 适合低功耗应用。 • 波特率是由分频器和调制器中获得。 • 寄存器将通过下面公式得出的值来进行配置。
uart模式下可用的USCI寄存器
USCI_Ax和USCI_Bx都有SPI模块，下面以USCI_Bx为例，介绍相关寄存器
名称
UCBxCTLW0 UCBxBRW UCBxMCTL UCBxSTAT UCBxRXBUF UCBxTXBUF UCBxI2COA UCBxI2CSA UCBxICTL UCBxIE UCBxIFG UCBxIV
UART帧结构图
起始位 数据区（由低到高） 1位 一般为7位或8位
校验位 停止位 1位 一般可选为1位或2位
8位数据、无校验、一位停止位的工作示例图
使用UART通信
使用UART通信需要两个引脚：
常用UART接口
• RS232:是美国电子工业协会(EIA)制定的串行通讯标准， 又称RS-232-C 。RS232是一个全双工的通讯标准，它可 以同时进行数据接收和发送的工作。 • RS485:
USCI_Bx模块逻辑复位 CLK = ACLK
配置波特率, 32kHz/9600=3.41
UCA1BR1 = 0; UCA1MCTL = UCBRS_3+UCBRF_0; UCA1CTL1 &= ~UCSWRST UCA1IE |= UCRXIE;
调制UCBRSx=3, UCBRFx=0
USCI_Bx复位释放 使能UART模块接收中断
• 使用USCI模块之前，要先对其进行初始化配置。
建议采用以下步骤初始化或重配置USCI模块：
– 置位UCAxCTL1的UCSWRST；
– 初始化USCI寄存器；
– 配置相应引脚端口；
– 软件清零UCSWRST；
– 使能UCxRXIE和/或UCxTXIE中断。
波特率生成
• 对于一个特定的时钟源 的频率，分频值下列公 式给出：
串行通信 (2/2)
• 在串行通信系统中，物理发送介质只需要一条信号线。发 送器根据发送器和接收器之间指定的速率发送比特序列。 要使通信双方同步，还需要一些额外的信息：
– 起始位：加到要发送的信息的开头，以识别一个新数据的开始； – 停止位：加到要发送的信息的尾部，表示传输结束。
图 ASCII字符“W”串行传输
U模块：
– USCI_A：
– 支持Lin/IrDA的UART； – SPI( 主/从、3线和4线模式)。
– USCI_B：
– SPI (主/从、3线和4线模式)； – I2C (主/从, 高达400 kHz)。
• 双缓冲TX/RX； • 波特率/位时钟发生器：
串口通信 (1/2)
串行通信的基本特征是数据逐位顺序进行传送串行通信 的格式及约定（如：同步方式、通讯速率、数据块格式、信 号电平……等）不同，形成了多种串行通信的协议与接口标 准。 常见的有： • 通用异步收发器(UART) • 通用串行总线（USB） • I2C总线 • CAN总线 • SPI总线 • RS-485，RS-232C，RS422A标准……
通信常用术语
• • • • • 并行：数据各位同时进行传送 串行：数据逐位顺序进行传送 全双工：(串行通信)收/发可同时进行 半双工：(串行通信)收/发不可同时进行 波特率(bps.)：单位时间传送的位数
并行通信
• 在并行通信系统中，要发送的数字值的每个位都具有独立的信号线。 多条线上的逻辑电平共同形成了要发送的信息的值，下图为ASCII字 符“W”并行传输。
描述
USCI_Bx控制字0 USCI_Bx波特率控制字 USCI_Bx调制器控制 USCI_Bx状态寄存器 USCI_Bx接收缓存 USCI_Bx发送缓存 USCI_Bx I2C本机地址 USCI_Bx I2C从机地址 USCI_Bx中断控制 USCI_Bx中断使能 USCI_Bx中断标志 USCI_Bx中断向量
第四章 MSP430通信接口
本章概述
• MSP430系列微控制器中具有通信模块USCI (通用串行通信接口)，可配 置成以下三种通信接口：
– 它能够配置成UART(通用异步通信协议)（异步）
– SPI(串行外设接口协议) （同步） – I2C(内部集成电路协议)模式（同步） • 此外，一些MSP430系列还具有USB模块，它完全兼容USB 2.0全速 规范，扩展了MSP430的应用领域范围。
发送数据自加1， 并赋值给发送缓冲
本次接收到的数据 赋值给发送缓冲
主机——端口初始化
P8SEL |= BIT2+BIT3; P8DIR |= BIT2+BIT3;
选择P8.2~P8.3为外设功能 选择P8.2~P8.3端口方向为输出
主机——UART模块初始化
UCA1CTL1 |= UCSWRST; UCA1CTL1 |= UCSSEL_1; UCA1BR0 = 0x03;
时钟配置
while(BAKCTL & LOCKIO) BAKCTL &= ~(LOCKIO);
解锁XT1引脚
UCSCTL6 &= ~(XT1OFF); UCSCTL6 |= XCAP_3; do { UCSCTL7 &=
~(XT2OFFG + XT1LFOFFG + DCOFFG);
打开XT1 选择内接电容大小
TxD TxD
UART特性
UART是用硬件实现异步串行通信的通信接口电路。
全双工
异步模式可编程的7位、8位、9位数据 独立的波特率发生器 最大波特率是时钟频率的1/16 两个缓冲器用于发送和接收 CTS用于发送操作 可编程的奇、偶和无校验 检测帧错误和纠正错误 支持发送和接收中断