1、串口介紹

1.1、 數據通信概念

在單片機中我們常用的通信方式有 USART、IIC、SPI、CAN、USB 等；

1、數據通信方式

根據數據通信方式可分為串行通信和并行通信兩種，如下圖：

串行通信基本特征是數據逐位順序依次傳輸，優點：傳輸線少成本低，抗干擾能力強可用于遠距離傳輸，缺點傳輸速率低

并行通信特征是數據各位可通過多條線同時傳輸，優點傳輸速率高，缺點是成本高，抗干擾能力差；

2、數據傳輸方向

按照數據傳輸方向可分為全雙工、半雙工和單工通信，如下圖所示：

3、數據同步方式

根據數據同步方式可分為同步通信和異步通信，如下圖所示：

同步通信要求通信雙方共用同一時鐘信號，在總線上保持統一的時序和周期完成信息傳輸。

異步通信不需要時鐘信號，而是在數據信號中加入開始位和停止位等一些同步信號，一般通信雙方還會約定傳輸速率。

4、通信速率

在數字通信系統中，通信速率(傳輸速率)指數據在信道中傳輸的速度，分為兩種：傳信率和傳碼率

傳信率：每秒鐘傳輸的信息量，即每秒鐘傳輸的二進制位數，單位為 bit/s(即比特每秒)，因而又稱為比特率

傳碼率：每秒鐘傳輸的碼元個數，單位為 Baud(即波特每秒)，因而又稱為波特率；

碼元是信號被調制后的概念，每個碼元可以表示一定 bit 的數據信息量。例如子啊 TTL 電平標準的通信中，0V 表示邏輯 0

5V 表示邏輯 1，這時碼元就只可以表示兩種狀態。若在其它通信標準電平中電平信號 0V、2V、4V 和 6V 分別表示二進制

00、01、10、11，這時候碼元就可以表示四種狀態。

比特率和波特率的關系可以用以下關系式表示：

比特率 = 波特率 * log2 M

M 表示碼元承載的信息量，可以理解 M 為碼元的進制數

1.2、串口通信協議簡介

串口按位(bit)發送和接收字節。串口通信協議是指規定了數據包的內容，內容包含了起始位、數據區、校驗位及停止位，

在串口通信中，常用的協議包括 RS-232、RS-422 和 RS-482 等；如下圖所示：

1、波特率

UART 是串口異步通信，不需要時鐘信號，只需約定好兩個設備之間的波特率，常見的波特率是 4800、9600、115200 等；

2、數據幀格式

串口通信的數據幀包括起始位、停止位、有效數據位以及校驗位；

起始位：一般由一個邏輯 0 的數據位表示

有效數據位：起始位之后就是數據位，有效數據位一般會被約定為 5、6、7 或者 8 個位長，一般是低位(LSB)在前高位(MSB) 在后

校驗位：一般用來判斷接受的數據有無錯誤，校驗方法有：奇校驗、偶校驗、0 校驗、1 校驗及無校驗；

奇校驗：指有效數據的和與校驗位中"1"的個數為奇數，如一個 8 位長有效數據為 11001100，共 4 個"1"，為達到奇校驗效果

校驗位則為"1"；

偶校驗：與上述奇校驗要求相反，要求幀數據與校驗位中"1"的個數為偶數；如數據幀為 11001100，則此時偶校驗位為"0"

0 校驗：指不管數據幀的內容，校驗位總為"0"

1 校驗：即校驗位總為"1"

無校驗：指數據幀中不包含校驗位，一般不使用

停止位：一般通信雙方需約定 0.5、1、1.5 或 2 個邏輯 1 的數據位表示；

1.3、STM32H5 串口外設介紹

STM32H562 的最多可提供 6 路串口(5 路普通串口和 1 路低功耗串口)，支持 8/16 倍過采樣、支持自動波特率檢測、支持 Modbus

通信、支持同步單線通信和半雙工單線通訊、支持 LIN、支持調制解調操作、智能卡協議和 IrDA SIR ENDEC 規范、具有 DMA 功能；

USART 框圖如下所示：

1、時鐘與波特率

該部分主要功能是為 USART 提供時鐘以及配置波特率；

如上圖，我們可以看到兩個時鐘域，usart_pclk 時鐘域及 usart_ker_ck 內核時鐘域。

usart_pclk 是外設總線時鐘；

usart_ker_ck 是 USART 時鐘源，獨立于 usart_pclk，由 RCC 提供；

波特率，即每秒鐘傳輸的碼元個數，波特率計算公式分為 16 倍過采樣和 8 倍過采樣；

16 倍過采樣下，波特率計算公式如下：

baud = usart_ker_ckpres/USARTDIV

8 倍過采樣下，波特率計算公式如下：

baud = (2*usart_ker_ckpres)/USARTDIV

2、收發數據

USART 雙向通信有兩個引腳 TX/RX；

USART_TDR 是 USART 發送數據寄存器，USART_RDTR 是 USART 接收數據寄存器，這兩個寄存器都是低 9 位有效；

可通過 USART_CR1 寄存器的 M 位設置字長：

7 位字符長度：M[1:0] = “10”

8 位字符長度：M[1:0] = “00”

9 位字符長度：M[1:0] = “01”

基本都是使用 8 位數據字長；

3、控制寄存器

可以通過控制寄存器控制 USART 數據的發送、數據接收、各種通信模式的設置、中斷、DMA 模式及喚醒單元等；

4、DMA 和中斷功能

USART 支持 DMA 傳輸，可實現高速數據傳輸；

5、USART 信號引腳

在 RS232 硬件流控制模式下需要以下兩個引腳：

CTS(清除以發送)：發送器在發送下一幀數據之前會檢測 CTS 引腳，若為低電平，表示可發送數據；若為高電平則在發送完當前數據之后停止發送

RTS(請求以發送)：若為低電平，則該信號用于指示 USART 已準備好接收數據。

在 RS485 硬件控制模式下需要下面該引腳：

DE(驅動器使能)：該信號用于激活外部收發器的發送模式。

在同步主/從模式和智能卡模式下需要以下引腳：

CK：該引腳在同步主模式和智能卡模式下用作時鐘輸出，在同步從模式下用作時鐘輸入。

NSS：該引腳在同步從模式下用作從器件選擇輸入。

2、代碼詳解

代碼如下：

UART_HandleTypeDef  UART1_Handler;
DMA_HandleTypeDef   UART1TxDMA_Handler;
DMA_HandleTypeDef   UART1RxDMA_Handler;//發送接收緩沖區
uint8_t rx_buffer[512];
uint8_t tx_buffer[256];volatile uint8_t rxComplete = 0;
volatile uint16_t rxlen = 0;
volatile uint8_t dma_tx_busy = 0;void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;if(huart->Instance == USART1){__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_Initure.Pin = GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10;GPIO_Initure.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;GPIO_Initure.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_Initure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;GPIO_Initure.Alternate = GPIO_AF7_USART1;HAL_GPIO_Init(GPIOA,