STM32-串口通信波特率计算以及寄存器的配置详解

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串口通信基本原理
处理器与外部设备通信的两种方式
并行通信
传输原理：数据各个位同时传输。

优点：速度快
缺点：占用引脚资源多

串行通信
传输原理：数据按位顺序传输
优点：占用引脚资源少
缺点：速度相对较慢

按照数据传送方向，分为:

单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输；
半双工：允许数据在两个方向上传输，但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信;
全双工：允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。

串行通信的通信方式

同步通信：带时钟同步信号传输。如SPI，lIC通信接口
异步通信：不带时钟同步信号。如UART(通用异步收发器)，单总线

常见串行通信接口

STM32的串口通信接口
UART：通用异步收发器

USART：通用同步异步收发器

大容量STM32F10x系列芯片，如STM32F103ZET6，包含3个USART和2个UART

可以在芯片的数据手册中查到各串口所接的引脚

UART异步通信方式特点
全双工异步通信;
分数波特率发生器系统，提供精确的波特率;
发送和接收共用的可编程波特率，最高可达4.5Mbits/s;
可编程的数据字长度(8位或者9位);
可配置的停止位(支持1或者2位停止位);
可配置的使用DMA多缓冲器通信;
单独的发送器和接收器使能位;
检测标志：1.接收缓冲器 2.发送缓冲器空 3.传输结束标志
多个带标志的中断源。触发中断。
其他：校验控制，四个错误检测标志。
串口通信过程

STM32串口异步通信需要定义的参数
当通信线路上电平状态为1，表示当前线路上没有数据传送，串口处于空闲。

1.起始位：先发出一个逻辑"0"的信号，表示传输字符的开始。

2.数据位（8位或者9位）：紧接着起始位之后，数据位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符，从最低位开始传送。

3.奇偶校验位(第9位)：数据位加上这一位后，使得"1"的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验资料传送的正确性。可有可无，CRC校验更准确

4.停止位(1,15,2位)：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。

5.波特率设置

波特率是每秒钟传输的比特位，一般为4800、9600、115200，波特率越大，则数据传输速度越快，但这样就需要接收端也要快速的接收，同时容易受到干扰；波特率越小则传输越慢，抗干扰能力加强；

一般工业领域使用9600比较多，如果是单片机与模块之间的通信，如WiFi模块，则用115200，能及时通信
常用的串口相关寄存器
USART_SR状态寄存器

USART_ DR数据寄存器

USART_BRR波特率寄存器

寄存器的详细描述在stm32中文参考手册中25.6节USART寄存器描述中可以查看到

波特率计算方法
在STM32中文参考手册的USART框图中，这一部分是波特率设置示意图

上式中，fPCLKx是给串口的时钟（PCLK1用于USART2、3、4、5，PCLK2用于USART1）；USARTDIV是一个无符号定点数。我们只要得到USARTDIV的值，就可以得到串口波特率寄存器USART1->BRR的值，反过来，我们得到USART1->BRR的值，也可以推导出USARTDIV的值。但我们更关心的是如何从 USARTDIV的值得到USART_BRR的值，因为一般我们知道的是波特率，和 fPCLKx的时钟，要求的就是USART_BRR的值。
只有USART1使用PCLK2(最高72MHz)，其它USART使用PCLK1(最高36MHz)。
参考手册中的波特率计算表