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stm32串口通信原理讲解

时间:2017-10-06 18:39 来源:电工之家
【摘要】stm32串口通信原理讲解 在计算机科学里,大部分复杂的问题都可以通过分层来简化。如芯片被分为内核层和片上外设;STM32标准库则是在寄存器与用户代码之间的软件层。对于通讯协议,我们也以分层的方式来理解,最基本的是把它分为物理层和协议层。物理层规定通......

stm32串口通信原理讲解
计算机科学里,大部分复杂的问题都可以通过分层来简化。如芯片被分为内核层和片上外设;STM32标准库则是在寄存器与用户代码之间的软件层。对于通讯协议,我们也以分层的方式来理解,最基本的是把它分为物理层和协议层。物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性,确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑,统一收发双方的数据打包、解包标准。
物理层:
串口通讯的物理层有很多标准及变种,我们主要讲解 RS-232 标准 ,RS-232标准主要规定了信号的用途、通讯接口以及信号的电平标准。

在上面的通讯方式中,两个通讯设备的“DB9 接口”之间通过串口信号线建立起连接,串口信号线中使用“RS-232 标准”传输数据信号。由于 RS-232 电平标准的信号不能直接被控制器直接识别,所以这些信号会经过一个“电平转换芯片”转换成控制器能识别的“TTL校准”的电平信号,才能实现通讯。

在目前的其它工业控制使用的串口通讯中,一般只使用 RXD、TXD以及 GND 三条信号线,直接传输数据信号。而 RTS、CTS、DSR、DTR 及 DCD 信号都被裁剪掉了。
协议层:
串口通讯的数据包由发送设备通过自身的 TXD接口传输到接收设备的 RXD 接口。在串口通讯的协议层中,规定了数据包的内容,它由启始位、主体数据、校验位以及停止位组成,通讯双方的数据包格式要约定一致才能正常收发数据。

串口异步通讯,异步通讯中由于没有时钟信号(如前面讲解的 DB9接口中是没有时钟信号的),所以两个通讯设备之间需要约定好波特率,即每个码元的长度,以便对信号进行解码,上图中的每一格就是代表一个码元。(http://www.dgzj.com)常见的波特率为 4800、9600、115200等。
串口通讯的一个数据包从起始信号开始,直到停止信号结束。数据包的起始信号由一个逻辑 0的数据位表示,而数据包的停止信号可由 0.5、1、1.5或 2个逻辑 1的数据位表示,只要双方约定一致即可。
在数据包的起始位之后紧接着的就是要传输的主体数据内容,也称为有效数据,有效数据的长度常被约定为 5、6、7或 8位长。
在有效数据之后,有一个可选的数据校验位。由于数据通信相对更容易受到外部干扰导致传输数据出现偏差,可以在传输过程加上校验位来解决这个问题。校验方法有奇校验(odd)、偶校验(even)、0校验(space)、1校验(mark)以及无校验(noparity)。上图就是无校验位的数据帧,在我日常使用中通常都配置成无校验的模式。
STM32芯片具有多个USART外设用于串口通讯,它是Universal SynchronousAsynchronous Receiver and Transmitter的缩写,即通用同步异步收发器可以灵活地与外部设备进行全双工数据交换。有别于 USART,它还有具有 UART 外设(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter),它是在 USART基础上裁剪掉了同步通信功能,只有异步通信。简单区分同步和异步就是看通信时需不需要对外提供时钟输出,我们平时用的串口通信基本都是UART。