STM32 系列单片机 GPIO 资料收集及总结

一、GPIO 配置

(1)GPIO_Mode_AIN 模拟输入

(2)GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入

(3)GPIO_Mode_IPD 下拉输入

(4)GPIO_Mode_IPU 上拉输入

(5)GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出

(6)GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出

(7)GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出

(8)GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出

GPIO_Speed_10MHz 最高输出速率 10MHz

GPIO_Speed_2MHz 最高输出速率 2MHz

GPIO_Speed_50MHz 最高输出速率 50MHz

1.1 I/O 口的输出模式下,有 3 种输出速度可选(2MHz、10MHz 和 50MHz),这个速度是指 I/O 口驱动电路的

响应速度而不是输出信号的速度,

***输出信号的速度与程序有关***

(芯片内部在 I/O 口 的输出部分安排了多个

响应速度不同的输出驱动电路,用户可以根据自己的需要选择合适的驱动电路)。通过选择速度来选择不同

的输出驱动模块,达到最佳的噪声 控制和降低功耗的目的。高频的驱动电路,噪声也高,当不需要高的输

出频率时,请选用低频驱动电路,这样非常有利于提高系统的 EMI 性能。当然如果要输出较高频率的信号,

但却选用了较低频率的驱动模块,很可能会得到失真的输出信号。

关键是 GPIO 的引脚速度跟应用匹配(推荐 10 倍以上?)。比如:

1.1.1 对于串口,假如最大波特率只需 115.2k,那么用 2M 的 GPIO 的引脚速度就够了,既省电也噪声小。

1.1.2 对于 I2C 接口,假如使用 400k 波特率,若想把余量留大些,那么用 2M 的 GPIO 的引脚速度或许不够,

这时可以选用 10M 的 GPIO 引脚速度。

1.1.3 对于 SPI 接口,假如使用 18M 或 9M 波特率,用 10M 的 GPIO 的引脚速度显然不够了,需要选用 50M

的 GPIO 的引脚速度。

1.2 GPIO 口设为输入时,输出驱动电路与端口是断开,所以输出速度配置无意义。

1.3 在复位期间和刚复位后,复用功能未开启,I/O 端口被配置成浮空输入模式。

1.4 所有端口都有外部中断能力。为了使用外部中断线,端口必须配置成输入模式。

1.5 GPIO 口的配置具有上锁功能,当配置好 GPIO 口后,可以通过程序锁住配置组合,直到下次芯片复位

才能解锁。

2、推挽输出与开漏输出的区别

推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件;开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状

态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般 20ma 以内).

推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.

要实现 线与 需要用 OC(open collector)门电路.是两个参数相同的三极管或 MOSFET,以推挽方式存在于电

路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通

损耗小,效率高。输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流

当端口配置为输出时:开漏模式:输出 0 时,N-MOS 导通,P-MOS 不被激活,输出 0。

输出 1 时,N-MOS 高阻, P-MOS 不被激活,输出 1(需要外部上拉电路);此模式可以把端口作为双向 IO

使用。

推挽模式:输出 0 时,N-MOS 导通,P-MOS 高阻 ,输出 0。

输出 1 时,N-MOS 高阻,P-MOS 导通,输出 1(不需要外部上拉电路)。

简单来说开漏是 0 的时候接 GND 1 的时候浮空 推挽是 0 的时候接 GND 1 的时候接 VCC

3、在 STM32 中选用 IO 模式

(1) 浮空输入_IN_FLOATING ——浮空输入,可以做 KEY 识别,RX1

(2)带上拉输入_IPU——IO 内部上拉电阻输入

(3)带下拉输入_IPD—— IO 内部下拉电阻输入

(4) 模拟输入_AIN ——应用 ADC 模拟输入,或者低功耗下省电

(5)开漏输出_OUT_OD ——IO 输出 0 接 GND,IO 输出 1,悬空,需要外接上拉电阻,才能实现输出高电平。

当输出为 1 时,IO 口的状态由上拉电阻拉高电平,但由于是开漏输出模式,这样 IO 口也就可以由外部电

路改变为低电平或不变 。可以读 IO 输入电平变化,实现 C51 的 IO 双向功能

(6)推挽输出_OUT_PP ——IO 输出 0-接 GND, IO 输出 1 -接 VCC,读输入值是未知的

(7)复用功能的推挽输出_AF_PP ——片内外设功能(I2C 的 SCL,SDA)

(8)复用功能的开漏输出_AF_OD——片内外设功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS)

实例总结:

(1)模拟 I2C 使用开漏输出_OUT_OD,接上拉电阻,能够正确输出 0 和 1;读值时先

GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);拉高,然后可以读 IO 的值;使用

GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0);

(2)如果是无上拉电阻,IO 默认是高电平;需要读取 IO 的值,可以使用

带上拉输入_IPU 和浮空输入_IN_FLOATING 和 开漏输出_OUT_OD;

4、IO 低功耗:

关于模拟输入&低功耗,根据 STM32 的低功耗 AN(AN2629)及其源文件,在 STOP 模式下,为了得到尽量低

的功耗,确实把所有的 IO(包括非 A/D 输入的 GPIO)都设置为模拟输入

5、程序

(1)时钟:

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB |

RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

(2)IO 配置:

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; // IR 输入

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_15;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

(3)输出输入:

输出 0:GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0)

输出 1:GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0)

输入: GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_7)

***

简单来说开漏是 0 的时候接 GND 1 的时候浮空 推挽是 0 的时候接 GND 1 的时候接 VCC

----------------------------------------------------

***

关于 STM32 上电复位瞬间 I/O 口的电平状态

STM32 上电复位瞬间 I/O 口的电平状态默认是浮空输入,因此是高阻。做到低功耗.

STM32 的 IO 管脚配置口默认为浮空输入,把选择权留给用户,这是一个很大的优势:一方面浮空输入确保

不会出现用户不希望的默认电平(此时电平取决于用户的外围电路);另一方面降低了功耗,因为不管是上

拉还是下拉,都会有电流消耗。从另一个角度来看,不管 I/O 管脚的默认配置如何,还是需要在输出的管

脚外加上拉或下拉,这是为了保证芯片上电期间和复位时,输出的管脚始终处于已知的电平。

─ 输入浮空

─ 输入上拉

─ 输入下拉

─ 模拟输入

─ 开漏输出

─ 推挽式输出

─ 推挽式复用功能

─ 开漏复用功能

IO 端口复位后处于浮空状态,也就是其电平状态由外围电路决定,这很重要,如果设计工业品的话,这是

必须要确定的;

IO 引脚可以兼容 5V 电源;

stm32 串口 1,2,3,4,5 为什么不工作?

请注意一些常规问题,譬如:

UART3 和 SPI2 有冲突,要把 SPI 的时钟关掉。

仔细分析程序,最有可能的就是 rcc 了,我把她们全都打开了,结果我逐一调试,发现

RCC_APB1Periph_I2C1,RCC_APB1Periph_I2C2 打开导致 usart3 不正常,RCC_AHBPeriph_SDIO 打开导致

usart4 不正常,想的可能是管脚冲突,打开管教定义,呵呵,的确如此。

usart1 是 APB2,USART2,3,UART4,5 都是 APB1 的, 这个不会搞错的。

一般来说,代码要处理一下几部分内容:

1)RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_UART4, ENABLE);

2)NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = UART4_IRQChannel;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

3)/* Configure UART4 Rx (PC.11) as input floating */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

/* Configure UART4 Tx (PC.10) as alternate function push-pull */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

4)USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

5)USART_Init(UART4, &USART_InitStructure);

/* Enable USART4 Receive and Transmit interrupts */

USART_ITConfig(UART4, USART_IT_RXNE, ENABLE);

/* Enable the USART4 */USART_Cmd(UART4, ENABLE);

STM32 UART 的使用过程

1、使用 UART 前必须启动相应的外设时钟,其主要用到固件库的 RCC_APBnPeriphClockCmd 函数。

使能 UART1:使用 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE)

使能 UART2:使用 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2 , ENABLE)

2、使用中断进行 UART 操作的需要配置 NVIC,设置中断优先级。如:

/* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

/* Enable the USART1 Interrupt */

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQChannel;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

3、配置相应的 GPIO 口。

如 果 系 统 的 UART 需 要 进 行 重 映 射 , 需 要 使 用 GPIO_PinRemapConfig 函 数 进 行 重 映 射 , 如 :

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART2, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//注意:Rx 为浮空,Tx 为第二功能上拉。

将 Rx 配置为:浮空输入模式,Tx 配置为带上拉的第二功模式。并用 GPIO_Init() 函数初始化。如:

/* Configure USART2 Rx PA3 input floating */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/* Configure USART1 Tx (PA.09) as alternate push-pull */

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

4、配置 UART

当在 conf 文件种配置正确的外晶振后,在 USART_InitTypeDef 定义的结构体种直接写入 UART 的波特率、

通讯长顿、模式、硬件通讯控制,收发模式。再用 USART_Init()进行初始化。如:

USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

/* Configure USART1 */

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

而后使能收发中断。如:

/* Enable USART1 Receive and Transmit interrupts */USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, ENABLE);

// USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);

注意:一般不将 TXE 中断使能。因为一旦将此中断使能,如果 UART 发送缓冲区空,则会立即进入 UART 中

断中,因此可在程序中需要发送数据处,使能 TXE 中断。在 UART 中断种用 USART_SendData()来发送数

据。

完成中断使能后,还需要使能 UART 口:

如:

/* Enable the USART1 */

USART_Cmd(USART1, ENABLE);

/* Enable the USART2 */

USART_Cmd(USART2, ENABLE);

中断程序(stm32f10x_it.c)可以如下完成发送:注意所有的的串口中断需要在中断服务程序中判断中断

源以分别处理。

void USART1_IRQHandler(void)

{

if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)

{

/* Read one byte from the receive data register */

RxBuffer1[RxCounter1++] = USART_ReceiveData(USART1);

if(RxCounter1 == NbrOfDataToRead1)

{

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, DISABLE);//发送完成后,将 RXNE 禁止。

}

}

if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TXE) != RESET)

{

USART_SendData(USART1, TxBuffer1[TxCounter1++]);

if(TxCounter1 == NbrOfDataToTransfer1)

{

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);

}

}

}

void USART1_IRQHandler(void)

{

if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)

{

/* Read one byte from the receive data register */

RxBuffer1[RxCounter1++] = USART_ReceiveData(USART1);

if(RxCounter1 == NbrOfDataToRead1)

{

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, DISABLE);//发送完成后,将 RXNE 禁止。

}

}

if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TXE) != RESET)

{

USART_SendData(USART1, TxBuffer1[TxCounter1++]);

if(TxCounter1 == NbrOfDataToTransfer1)

{

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TXE, DISABLE);

}

}

}

STM32 UART 整理说明

该接口通过 3 个引脚连接到另外的外部设备上。

任何 USART 双向通信都至少需要两个引脚:接收数据输入 RX 和发送数据输出 TX

当发送器禁能时输出引脚恢复到 I/O 端口配置。当发送器使能时且无数据发送,TX 引脚为高电平。

字长可以通过设置 USART_CR1 寄存器中的 M 位来选择是 8 位还是 9 位

TX 引脚在起始位期间为低,停止位期间为高

空闲符被认为是一个全“1”的帧,其后紧跟着包含数据的下一个帧的起始位(“1”的数目包含了停止位

的数目)

间隙符被认为是一个帧周期都接收到“0”。在间隙帧之后,发送器插入 1 个或者 2 个的停止位(逻辑“1”)

来应答起始位

发送器

发送器可以发送 8 或者 9 位的数据字,这取决于 M 位的状态。相关时钟脉冲在 SCLK 引脚输出

1、字符发送

USART 发送期间,TX 引脚先出现最低有效位。这种模式下,USART_DR 寄存器包含了一个内部总线和发送移

位寄存器之间的缓冲区 TDR。每个字符之前都有一位逻辑低电平的起始位,以可设置数目的停止位结束。

TE 位使能之后将发送一个空闲帧

2、可配置的停止位

1 个停止位:这是陌生人的停止位数目

2 个停止位:常规 USART,单线和调制解调器模式下支持

0.5 个停止位:当处于智能卡模式下接收数据时使用

1.5 个停止位:当处于智能卡模式下发送数据时使用

空闲帧的发送包含了停止位。

间隙帧是 10(11)个低位之后跟着配置的停止位

配置流程:通过把 USART_CR1 寄存器中的 UE 位写 1 来使能 USART->配置 USART_CR1 寄存器中的 M 位来定义

字长->配置 USART_CR2 寄存器中的停止位数目->若采用多缓冲通信选择 USART_CR3 寄存器中的 DMA 使能位

(DMAT),按照多缓冲通信中解释的配置 DMA 寄存器->设置 USART_CR1 寄存器中的 TE 位来发送一个空闲帧

来作为第一次发送->通过 USART_BRR 寄存器选择期望的波特率->往 USART_DR 寄存器中写入要发送的数据,

这也将清除 TXE 位。

3、单字节通信

清除 TXE 位一般都是通过往数据寄存器中写入数据完成的

TXE 是由硬件设置的,它表明:数据已经从 TDR 中转移到移位寄存器了,数据发送已经开始;TDR 寄存器是

空的;下一个数据可以写入 USART_DR 寄存器,而不会覆盖前面的数据

当发送在进行时,一个对 USART_DR 寄存器的写命令将数据保存到 TDR 寄存器中,并且当前传输完成之后,

TDR 寄存器中的数据将被复制到移位寄存器中。

当没有进行发送时,往 USART_DR 寄存器中写入一个数据,数据将直接被放入移位寄存器,发送开始,TXE

位将被立即置 1

当一个帧发送完成时(结束位之后),TC 位被置 1

清除 TC 位是通过下面的软件操作完成的:(1)读一次 USART_SR 寄存器(2)写一次 USART_DR 寄存器(TC 位也

可以通过对它写 0 清除,这个清除序列只建议在多缓存通信中使用)

4、间隙字符设置 SBK 位将发送一个间隙字符。若 SBK 位被置 1,在完成当前的发送之后将在 TX 线路上发送一个间隙字

符。这一位在间隙字符发送完成时由硬件复位。USART 在最后一个间隙帧的末端插入一个逻辑 1,从而保证

下一个帧的起始位能被识别

软件在间隙符发送之前复位 SBK,间隙符将不会被发送

5、空闲符

设置 TE 位将驱动 USART 在第一个数据帧之前发送一个空闲帧

接收器

接收器可以接收 8 位或 9 位的数据字,这取决于 USART_CR1 寄存器中的 M 位

1、字符接收

在一次 USART 接收期间,RX 引脚最先接收到最低有效位。这种模式下,USART_DR 寄存器由一个内部总线和

接收移位寄存器之间的缓冲区(RDR)构成

配置流程:通过把 USART_CR1 寄存器中的 UE 位写 1 来使能 USART->配置 USART_CR1 寄存器中的 M 位来定义

字长->配置 USART_CR2 寄存器中的停止位数目->若发生多缓冲通信,选择 USART_CR3 寄存器中的 DMA 使能

位(DMAT)->通过波特率寄存器 USART_BRR 来选择期望的波特率->置位 USART_CR1 寄存器中的 RE,这将使

能接收器开始寻找起始位。

当接收到一个字符时:

RXNE 位被置 1,表明移位寄存器的内容被转移到 RDR

如果 RXNEIE 位被置 1,将产生一个中断

接收期间若发现帧错误,噪音或者溢出错误错误标志将会被置 1

多缓冲接收中,RXNE 在每接收到一个字节都会被置 1 并通过 DMA 读取数据寄存器来清除

在单缓冲模式,清除 RXNE 位是由软件读取 USART_DR 寄存器万层。RXNE 标志也可以通过对它写 0 清除。RXNE

位必须在下一个字符接收完成前被清除,否则将产生溢出错误

2、间隙符:

当接收到间隙符时,USART 把它当做帧错误处理

3、空闲符:

当接收到空闲帧时,将和接收到数据一样处理,此外如果 IDLEIE 位被置 1 的话将产生一个中断

4、溢出错误

当接收到一个字符,而 RXNE 位还没有被复位,这时候将出现错误。在 RXNE 位被清除之前数据不能从移位

寄存器转移到 RDR 寄存器

出现溢出错误时,ORE 位被置 1,通过在读 USART_SR 寄存器之后读 USART_DR 寄存器,ORE 位被复位

ORE 位被置 1 时,表明至少 1 个数据已经丢失:若 RXNE=1,上一个有效数据存放在接收寄存器 RDR,并且可

读;RXNE=0,上一个有效数据已被读出,RDR 中无可读数据

5、噪音错误

在帧内发现噪音:NE 在 RXNE 位的上升沿被置 1

无效的数据从移位寄存器转移到 USART_DR 寄存器

若为单字节通信,将不产生中断;多缓冲通信下,若 USART_CR3 寄存器中的 EIE 位准备置 1,将导致一个

中断

NE 位通过依次读取 USART_SR 寄存器和 USART_DR 寄存器复位

6、帧错误

由于没有同步上或大量噪音的原因,停止位没有在与其的时间上接和收识别出来

当发现帧错误时:FE 位被硬件置 1;无效的数据从移位寄存器转移到 USART_DR 寄存器;若为单字节通信,

将不会产生中断,但这一位将和自身产生中断的 RXNE 位一起上升,多缓冲通信中,若 USART_CR3 寄存器中的 EIE 位被置 1,将导致一个中断

NE 位通过一次读取 USART_SR 寄存器和 USART_DR 寄存器复位

7、接收期间配置停止位

要接收的停止位的数目可以通过控制寄存器 2 中的控制为配置。普通模式下可以是 1 位或者 2 位。智能卡

模式下可能是 0.5 位或 1.5 位

分数波特率的产生

接收器和发送器(RX 和 TX)都是设置城 USARTDIV 整数和小数寄存器中配置的值。

TX/RX 波特率=Fck/(16*USARTDIV)

例子:从 BRR 寄存器的值计算得到 USARTDIV

如果 DIV_Mantissa=27D,DIV_Fraction=12D(BRR=1BCH),那么

Mantissa(USARTDIV)=27D

Fraciton(USARTDIV)=12/16=0.75D

因此,USARTDIV=27.75D

在写入 USART_BRR 后,波特率计数器会被波特率寄存器中的新值更新,因此在处理期间不应改变波特率寄

存器的值

只有 USART1 是由 PCK2(最大位 72MHZ)提供时钟,其他的都由 PCLK1 提供时钟(最大为 36MHZ)

多处理器通信

利用 USART 可以进行多处理器通信(只需把多个 USART 连接城一个网络)。

未编址设备可以通过静默功能的方式置为静默模式。

静默模式下:所有接收状态位都不会被设置

所有的接收中断都被禁止

USART_CR1 寄存器中的 RWU 位被置 1,RWU 可以硬件自动控制或者在某些条件下有软件写

USART 可以通过两种方式进入和退出静默模式:如果 WAKE 位被复位,采用空闲线路检测模式

如果 WAKE 位被置位,采用地址标记检测模式

1、空闲线路检测模式(WAKE=0)

当 RWU 位被写 1 时,USART 进入静默模式

当发现空闲帧时,USART 退出静默模式,RWU 位也将被硬件清除,但是 USART_SR 寄存器中的 IDLE 位不会被

置 1.RWU 也可以被软件清 0

2、地址标记检测(WAKE=1)

此模式下,MSB 为 1 的字节被认为是地址,否则被认为是数据。

当接收到一个和预先设置在 USART_CR2 寄存器中 ADD 位中的地址不匹配的地址字符,USART 进入静默模式。

当接收到一个和设置的地址匹配的地址字符,USART 退出静默模式。RWU 被清除,后面的字节也将正常接收,

RXNE 位会因为接收到地址字符被置 1.

当接收端缓冲区没有数据时(USART_SR 寄存器中的 RXNE=0),RWU 位可以被写 0 或者 1,否则写操作会被忽

略。

在选择静默模式之前(设置 RWU 位)。USART 必须先接收一个数据字节,否则它不能运行在通过空闲线路检

测唤醒的静默模式。

在地址标志检测唤醒配置中(WAKE=1),RWU 位在 RXNE 位被置 1 时不能通过软件修改奇偶控制

可以通过设置 USART_CR1 寄存器中的 PCE 位来使能奇偶控制。

发送模式:若 USART_CR1 的 PCE 位被置位,写进数据寄存器的数据 MSB 位被校验位替换后发送出去。

LIN 模式

此模式通过 USART_CR2 寄存器的 LINEN 位选择。LIN 模式下,CLKEN 位,STOP[1:0]位,SCEN,HDSEL,IREN

必须保持清除状态

1、LIN 发送

与正常 USART 发送存在如下区别:清除 M 位来设置 8 位字长度;设置 LINEN 位进入 LIN 模式,此情况下,

设置 SBK 位来发送 13 个“0”作为间隙符,然后发送一个“1”来开启其实检测

2、LIN 接收

当 LIN 模式被使能时,间隙检测电路被激活。检测和正常 USART 接收器完全独立。间隙不管是在空闲时或

者接收帧期间发生都能被检测到

检测起始位的方法和寻找间隙符或者数据是一样的。发现起始位后,电路采样下面的位。若 10(LBDL=0)或

者 11 位(LBDL=1)连续的位都是 0,且金钩一个分隔符,USART_SR 寄存器的 LBD 标志被置 1

如果第 10 或者 11 次采样之前采样到 1,间隙检测电路取消当前的检测而重新查找一个起始位

LIN 模式被使能,一旦发生了帧错误,接收器不会停止直到间隙字没有完成时接收到一个“1”或检测到间

隙后接收到一个分隔符

USART 同步模式

同步模式是通过往 USART_CR2 寄存器中的 CLKEN 位写 1 来选择。此模式下,下面这些位必须保持清除状态:

LINEN,SCEN,HDSEL,IREN

USART 允许用户在主模式下控制双向同步串行通信。SCLK 引脚是 USART 发送者时钟的输出。起始位和停止

位期间不会往 SCLK 发送时钟脉冲。

在空闲,实际数据到来前和发送间隙期间,外部时钟不会被激活

SCLK 和 TX 同步,TX 上的数据也是同步的。USART 接收器和异步模式采用不同的工作方式。若 RE=1,数据

在 SCLK 上采样而没有任何过采样

SCLK 引脚和 TX 引脚一起工作,故只有在发送使能时且数据在发送时才会提供时钟,这就意味着不可能在

不发送数据时接收到同步数据

LBCL,CPOL,CPHA 必须在发送器和接收器都禁能时选择,这些为在发送器或者接收器使能时不能改变

建议在同一条指令中设置 TE 和 RE 位以保证接收器的建立时间和保持时间最小

单线半双工模式

此模式通过设置 USART_CR3 寄存器中的 HDSEL 位来选择。此模式下必须保持下面这些位的清除状态:

LINEN,CLKEN,SCEN,HDSEL,IREN

一旦 HDSEL 被写 1:RX 不再被使用;无数据传输时,TX 总是被释放的。因此,它在空闲状态或接收状态时

表现为一个标准 I/O 口,该 I/O 口在不被 USART 驱动时,必须配置成悬空呼入或开漏的输出高。

特别的是,发送永远都不会被硬件阻止,一旦 TE 位被置 1 并且数据写入数据寄存器,发送就会连续发生智能卡

智能卡模式是通过设置 USART_CR3 寄存器中的 SCEN 位来选择。此模式下,下面这些为必须保持清除状态:

LINEN,HDSEL,IREN

CLKEN 位可能被设置,从而为智能卡提供时钟

智能卡接口设计是支持 ISO7816-3 标准中定义的一部协议的智能卡。USART 应做如下配置:8 位数据家奇偶

校验,USART_CR1 寄存器中的 M=1,PCE=1,并且满足如下条件之一:

接收时 0.5 停止位:USART_CR2 中的 STOP=01

发送时 1.5 停止位,USART_CR2 中的 STOP=11

当与智能卡相连时,USART 的 TX 输出驱动一个智能卡也驱动的双向线(SW_RX 和 TX 必须连接到相同的 I/O)。

在发送起始位和数据字节时,TX_EN 被置有效,而在停止位被置无效。这样接收器只能在出现奇偶错误时

才能驱动这条线路。若没有使用 TX_EN,在停止位期间 TX 被拉高,这样只要 TX 被配置成开漏,接受者也可

以驱动这条线路

智能卡是一个单线半双工通信协议

通过发送移位寄存器的数据发送至少延迟 1/2 的波特时钟

如果在接收 1/2 停止位帧时检测到奇偶错误,发送线路在完成接收帧时拉低并保持一个波特时钟

置 TC 标记有效可以通过设置保护时间寄存器延迟

TC 标志的撤销不会受智能卡模式影响

如果发送器检测到帧错误,NACK 不会被发送器的接收模块当做起始位

在接收器端,若检测到奇偶错误并且发送了 NACK,接收器不会把 NACK 当做起始位

智能卡模式下,间隙符是没有意义的,带帧错误的 00H 数据被看做是数据而不是间隙符

当来回切换 TE 位时,不会发送空闲帧。ISO 协议没有定义空闲帧

USART 能够通过 SCLK 输出位智能卡提供时钟。在智能卡模式下,SCLK 和通信无关,而是先通过一个 5 位预

分频器简单地用内部的外设输入时钟来驱动智能卡的时钟。

IrDA SIR ENDEC 模块

IrDA 模式是通过设置 USART_CR3 寄存器中的 IREN 位来选择的。此模式下,下面这些位必须保持清除状态:

LINE,STOP,CLKEN,SCEN,HDSEL

SIR 发送编码器对从 USART 输出的 NRZ 比特流进行调制。正常模式下,发送的脉宽定义在 3/16 位周期

SIR 接收解码器借条来自红外检测器归零位流,且向 USART 输出 NRZ 串行比特流。在空闲状态里,解码器

的输入就通常是高。发送器输出和解码器输入有相反的极性。

IrDA 是一个半双工通信协议,如果发送器忙,IrDA 解码器将忽略所有 IRDA 接收线路上的数据。如果接收

器忙,TX 上从 USART 到 IrDA 的数据不会被 IrDA 编码。在接收数据时,应避免发送数据,否则要发送的数

据可能被破坏

“0”是作为高脉冲发送,而“1”是作为“0”发送

SIR 解码器把 IrDA 兼容的接收信号转变成 USART 的比特流

SIR 接收逻辑把高状态逻辑“1”,而低脉冲看做逻辑“0”

发送编码器输出和解码器输入有相反的极性。空闲时 SIR 的输出是低电平

IrDA 规范要求可接受的脉冲大于 1.41 微秒,可接受的脉冲宽度是可设置的。

接收器可以和低功耗发送器通信

在 IrDA 模式下,USART_CR2 寄存器中的 STOP 位必须设置城 1 停止位

IrDA 低功耗模式叙述如下:

发送器:脉宽 3 倍于低功耗波特率。低功耗模式下可设置预分频值对系统时钟分频接收器:与正常模式下接收类似。USART 应忽略宽度小于 1PSC 的脉冲

使用 DMA 的连续通信

USART 可以利用 DMA 进行连续通信。RX 和 TX 缓冲器可以独立产生 DMA 请求

1、使用 DMA 发送

DMA 模式发送可以通过设置 USART_CR3 寄存器中的 DMAT 位使能。只要 TXE 位被置 1,数据就可以通过 DMA

外设从配置好的 SARM 区域导入到 USART_DR 寄存器。使用下面的流程映射一个用于发送的 DMA 通道

把 USART_DR 寄存器的地址写到 DMA 控制寄存器,配置成传输的目标地址,每次 TXE 事件发生时,数据将从

存储器转移到这个地址

把存储器的地址写到 DMA 控制寄存器,配置成传输的源地址,每次 TXE 时间发生时,数据将从这个存储器

区域转移到 USART_DR 寄存器

把要发送的字节总数写入 DMA 控制寄存器

在 DMA 寄存器中设置通道的优先级

根据应用需要,设置半/全传输的 DMA 中断

利用 DMA 寄存器激活通道

当传输的数目达到 DMA 控制寄存器中设置的值时,DMA 控制寄存器在 DMA 通道中断向量上产生一个中断。

若要使用 DMA 来发送,不要使能 TXEIE

2、使用 DMA 接收

DMA 模式接收可以通过设置 USART_CR3 寄存器中的 DMAR 位使。只要接收到一个数据字节,数据就可以通过

DMA 外设从 USART_DR 寄存器导入到配置好的 SARM 区域。使用下面的流程映射一个用于 USART 接收的 DMA

通道

把 USART_DR 寄存器的地址写到 DMA 控制寄存器,配置成传输的目标地址,每次 RXNE 事件发生时,数据将

从这个地址转移到存储器

把存储器的地址写到 DMA 控制寄存器,配置成传输的目标地址,每次 RXNE 事件发生时,数据将从 USART_DR

寄存器转移到这个存储器区域

把要发送的字节总数写入 DMA 控制寄存器

在 DMA 寄存器中设置通道的优先级

根据应用需要,设置半/全传输的 DMA 中断

当传输的数目达到 DMA 控制寄存器中设置的值时,DMA 控制寄存器在 DMA 通道中断向量上产生一个中断。

若使用 DMA 来接收,不要使能 RXNEIE 位

3、多缓冲通信中的错误标志和中断产生

在多缓冲通信情况下,传输过程中发生任何错误,错误标志都将在当前字节之后置有效。在单字节接收中,

和 RXNE 一起置有效的帧错误,溢出错误和噪音错误,它们有独立的错误标志中断使能位,若被使能,初相

任何一个错误,都会在当前字节传输之后产生中断

硬件流控制

可以通过 nCTS 输入和 nRTS 输出来控制两个设备之间的串行数据流

RTS 和 CTS 流控制可以分别通过 USART_CR3 寄存器中的 RTSE 和 CTSE 位来使能

1、RTS 流控制

若 RTS 流控制被使能,那么只要 USART 接收器准备好了接收新数据,nRTS 有效。当接收寄存器为空时,nTRS

无效,表明希望在发送当前帧结束后停止传输

2、CTS 流控制若 CTS 流控制被使能,那么发送器在发送下一个帧之前检查 nCTS 输入。若 nCTS 有效,那么下一个数据将

被发送,否则发送不会发生。若 nCTS 在发送期间变为无效,当前的传输完成之后停止发送

当 CTSE=1 时,一旦 nCTS 输入翻转,CTSIF 状态位自动被硬件置位,这表明接收器是否准备好了通信。若

USART_CR3 寄存器中的 CTSIE 位被置 1,将产生一个中断。