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STM32H562----------串口通信(UART)

ops 2025/6/24 17:41:39

1、串口介绍

1.1、数据通信概念

在单片机中我们常用的通信方式有 USART、IIC、SPI、CAN、USB 等；

1、数据通信方式

根据数据通信方式可分为串行通信和并行通信两种，如下图：

串行通信基本特征是数据逐位顺序依次传输，优点：传输线少成本低，抗干扰能力强可用于远距离传输，缺点传输速率低

并行通信特征是数据各位可通过多条线同时传输，优点传输速率高，缺点是成本高，抗干扰能力差；

2、数据传输方向

按照数据传输方向可分为全双工、半双工和单工通信，如下图所示：

3、数据同步方式

根据数据同步方式可分为同步通信和异步通信，如下图所示：

同步通信要求通信双方共用同一时钟信号，在总线上保持统一的时序和周期完成信息传输。

异步通信不需要时钟信号，而是在数据信号中加入开始位和停止位等一些同步信号，一般通信双方还会约定传输速率。

4、通信速率

在数字通信系统中，通信速率(传输速率)指数据在信道中传输的速度，分为两种：传信率和传码率

传信率：每秒钟传输的信息量，即每秒钟传输的二进制位数，单位为 bit/s(即比特每秒)，因而又称为比特率

传码率：每秒钟传输的码元个数，单位为 Baud(即波特每秒)，因而又称为波特率；

码元是信号被调制后的概念，每个码元可以表示一定 bit 的数据信息量。例如子啊 TTL 电平标准的通信中，0V 表示逻辑 0

5V 表示逻辑 1，这时码元就只可以表示两种状态。若在其它通信标准电平中电平信号 0V、2V、4V 和 6V 分别表示二进制

00、01、10、11，这时候码元就可以表示四种状态。

比特率和波特率的关系可以用以下关系式表示：

比特率 = 波特率 * log2 M

M 表示码元承载的信息量，可以理解 M 为码元的进制数

1.2、串口通信协议简介

串口按位(bit)发送和接收字节。串口通信协议是指规定了数据包的内容，内容包含了起始位、数据区、校验位及停止位，

在串口通信中，常用的协议包括 RS-232、RS-422 和 RS-482 等；如下图所示：

1、波特率

UART 是串口异步通信，不需要时钟信号，只需约定好两个设备之间的波特率，常见的波特率是 4800、9600、115200 等；

2、数据帧格式

串口通信的数据帧包括起始位、停止位、有效数据位以及校验位；

起始位：一般由一个逻辑 0 的数据位表示

有效数据位：起始位之后就是数据位，有效数据位一般会被约定为 5、6、7 或者 8 个位长，一般是低位(LSB)在前高位(MSB) 在后

校验位：一般用来判断接受的数据有无错误，校验方法有：奇校验、偶校验、0 校验、1 校验及无校验；

奇校验：指有效数据的和与校验位中"1"的个数为奇数，如一个 8 位长有效数据为 11001100，共 4 个"1"，为达到奇校验效果

校验位则为"1"；

偶校验：与上述奇校验要求相反，要求帧数据与校验位中"1"的个数为偶数；如数据帧为 11001100，则此时偶校验位为"0"

0 校验：指不管数据帧的内容，校验位总为"0"

1 校验：即校验位总为"1"

无校验：指数据帧中不包含校验位，一般不使用

停止位：一般通信双方需约定 0.5、1、1.5 或 2 个逻辑 1 的数据位表示；

1.3、STM32H5 串口外设介绍

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 倍过采样、支持自动波特率检测、支持 Modbus

通信、支持同步单线通信和半双工单线通讯、支持 LIN、支持调制解调操作、智能卡协议和 IrDA SIR ENDEC 规范、具有 DMA 功能；

USART 框图如下所示：

1、时钟与波特率

该部分主要功能是为 USART 提供时钟以及配置波特率；

如上图，我们可以看到两个时钟域，usart_pclk 时钟域及 usart_ker_ck 内核时钟域。

usart_pclk 是外设总线时钟；

usart_ker_ck 是 USART 时钟源，独立于 usart_pclk，由 RCC 提供；

波特率，即每秒钟传输的码元个数，波特率计算公式分为 16 倍过采样和 8 倍过采样；

16 倍过采样下，波特率计算公式如下：

baud = usart_ker_ckpres/USARTDIV

8 倍过采样下，波特率计算公式如下：

baud = (2*usart_ker_ckpres)/USARTDIV

2、收发数据

USART 双向通信有两个引脚 TX/RX；

USART_TDR 是 USART 发送数据寄存器，USART_RDTR 是 USART 接收数据寄存器，这两个寄存器都是低 9 位有效；

可通过 USART_CR1 寄存器的 M 位设置字长：

7 位字符长度：M[1:0] = “10”

8 位字符长度：M[1:0] = “00”

9 位字符长度：M[1:0] = “01”

基本都是使用 8 位数据字长；

3、控制寄存器

可以通过控制寄存器控制 USART 数据的发送、数据接收、各种通信模式的设置、中断、DMA 模式及唤醒单元等；

4、DMA 和中断功能

USART 支持 DMA 传输，可实现高速数据传输；

5、USART 信号引脚

在 RS232 硬件流控制模式下需要以下两个引脚：

CTS(清除以发送)：发送器在发送下一帧数据之前会检测 CTS 引脚，若为低电平，表示可发送数据；若为高电平则在发送完当前数据之后停止发送

RTS(请求以发送)：若为低电平，则该信号用于指示 USART 已准备好接收数据。

在 RS485 硬件控制模式下需要下面该引脚：

DE(驱动器使能)：该信号用于激活外部收发器的发送模式。

在同步主/从模式和智能卡模式下需要以下引脚：

CK：该引脚在同步主模式和智能卡模式下用作时钟输出，在同步从模式下用作时钟输入。

NSS：该引脚在同步从模式下用作从器件选择输入。

2、代码详解

代码如下：

UART_HandleTypeDef  UART1_Handler;
DMA_HandleTypeDef   UART1TxDMA_Handler;
DMA_HandleTypeDef   UART1RxDMA_Handler;//发送接收缓冲区
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,