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%。

对于数据传输量很小的低速设备来说问题不大，但对于那些数据传输量很大的高速设备来说，25%的负载增值就相当严重了。

因此，异步传输常用于低速设备。

2. 同步传输（Synchronous Transmission）：同步传输的比特分组要大得多。

它不是独立地发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。

我们将这些组合称为数据帧，或简称为帧。

数据帧的第一部分包含一组同步字符，它是一个独特的比特组合，类似于前面提到的起始位，用于通知接收方一个帧已经到达，但它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致，使收发双方
进入同步。

帧的最后一部分是一个帧结束标记。

与同步字符一样，它也是一个独特的比特串，类似于前面提到的停止位，用于表示在下一帧开始之前没有别的即将到达的数据了。

同步传输通常要比异步传输快速得多。

接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作。

一旦检测到帧同步字符，它就在接下来的数据到达时接收它们。

另外，同步传输的开销也比较少。

例如，一个典型的帧可能有500字节（即4000比特）的数据，其中可能只包含100比特的开销。

这时，增加的比特位使传输的比特总数增加2.5%，这与异步传输中25 %的增值要小得多。

随着数据帧中实际数据比特位的增加，开销比特所占的百分比将相应地减少。

但是，数据比特位越长，缓存数据所需要的缓冲区也越大，这就限制了一个帧的大小。

另外，帧越大，它占据传输媒体的连续时间也越长。

在极端的情况下，这将导致其他用户等得太久。

同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。

异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的。

同步与异步传输的区别
1,异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向比特的传输。

2,异步传输的单位是字符而同步传输的单位是桢。

3,异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同步的机会，而同步传输则是以数据中抽取同步信息。

4,异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。

5,异步传输相对于同步传输效率较低
USART通信
多了S同步、分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择
USART通信模式
任何USART通信，需要用到2个对外连接的引脚，RXD，TXD RXD:是输入引脚，用于串行数据接受
TXD：是输出引脚，用于串行数据发送
SCLK：发送器时钟输出（同步中用到）IrDA模式的引脚：
调制解调器模式中
波特率节奏，串行输出
异步通信协议
异步串行通信协议需要以下5个内容
1.起始位
2.数据位（8、9）
3.奇偶校验位（9位包含）
4.停止位（1、1.5、2）
5.波特率设置（速度）
甲乙双方的通信协议要保持一致
异步通信应用场合
1.芯片间的近距离通信
2.与PC机通信（台式机，9针，RS232可十几米，到芯片）
3.模块间的远距离通信（RS485最大可3000米，最高10M，
CAN协议更远更…在汽车通信中应用…）
单字节传输
发送：
发送方程序通过向发送寄存器（TDR）写入待传字节启动传输，并在USART内部移位寄存器和时钟脉冲的驱动下转换为串行比特流输送到TX线上；
接收方则从接收寄存器（RDR）获取收到的数据，RX线上收到的比特流首先进入USART内部移位寄存器中，待收到一个完整字节后才会转移到RDR。

与传输有关的状态位
（1）TXE：（句句都重要）
1.当TDR中的数据被硬件转移到移位寄存器的时候，该
位被置位。

2.若中断标志位开了，则产生中断。

3.对USART_DR的写操作，将该位清零。

4.该位为1时表示数据已经从发送缓冲器转移到移位寄存
器。

（2）TC：
1.当前字节帧发送完成后，由硬件将该位置位。

2.若开了中断，则产生中断。

3.由软件序列清除该位（先对USART_SR进行读操作，
然后对USART_DR进行写操作）
4.TC位也可以通过对他软件写0来清除，但次清零方式
只在多缓冲器通信模式下推荐使用。

（3）RXNE:
1.当RDR移位寄存器中的数据被转移到USART_DR寄
存器中，该位被硬件置位。

2.若开中断，则产生中断。

3.对USART_DR的读操作可以将该位清零。

发送方可以通过读取TXE标记的值判断当前是否可安全的写入下一个字节到发送缓冲器中，或在TXE中断中执行写动作；
接收方可以通过读取RXNE标记判断数据是否已经准备好被读取。

基于RTS和CTS硬件握手协议的控制过程
必要性：发送方和接收方处理数据的速度很可能不匹配，仍有必要进一步设法调节TX/RX两端的发送速率，这可以通过流量软件或硬件握手协议来实现。

STM32提供基于RTS和CTS硬件握手协议
ART_CR1的UE位来激活USART
ART_CR1的M位定义字长
ART_CR2的STOP位编程停止位的位数
4.如果采用多缓冲器通信，配置USART_CR3的DMA使能
位（DMAT）。

按多缓冲器通信中的描述配置DMA寄存器5.设置USART_CR1的TE位，发送一个空闲帧，作为第一
次数据发送。

6.波特率
7.把要发送的数据写进USART_DR寄存器（此动作清
除TXE位）。

只有在一个缓冲器的情况下，对每个发送的数据重复此步骤。

在USART接收期间，数据的最低有效位首先从RX脚移近。

ART_CR1的UE位来激活USART
ART_CR1的M位定义字长
ART_CR2的STOP位编程停止位的位数
4.如果采用多缓冲器通信，配置USART_CR3的DMA使能
位（DMAT）。

按多缓冲器通信中的描述配置DMA寄存器。

5.波特率
6.设置RE位，激活接收器，使它开始寻找起始位。

当字符
被接收时：
A）RXNE被置位。

它表明移位寄存器的内容被转移
到RDR。

换句话说就是，数据已经被接收，并且
可以被读出（包括与之有关的错误位）。

B）若开中断，则产生中断。

C）在接收期间如果检测到帧错误、噪音、或溢出错
误，错误标志将被置起。

D）在多缓冲器通信时，RXNE在每个字节接收后
被置起，并由DMA对数据寄存器的读操作而清
零。

E）在单缓冲模式里，由软件读USART_DR寄存器
完成对RXNE位清除。

RXNE标志也可以通过对
他写0来清除。

RXNE位必须在下一字符接收结
束前被清零，以避免溢出错误。