1、USART的主要特性
1）名称：串行异步通信接口
2）全双工、异步通信
3）发送和接收速率最高可达4.5MBits/s
4）可编程数据长度8或9bits
5）可配置的停止位：支持1或2位停止位
6）单线半双工通信
7）使用DMA（直接存储器访问）可配置多缓冲通信
8）支持独立的发送和接收
9）发送确认标志：接收缓冲区慢、发送缓冲空、发送结束标志
10）奇偶控制：传输奇偶位、检查接收数据的奇偶
11）四个错误检测标志：溢出错误、噪声错误、帧错误、奇偶错误
12）10个带中断源标志：发送数据寄存器为空、发送完成、接收数据寄存器满、溢出错误、噪声错误、帧错误、奇偶错误。。。
13）如果没有发生地址匹配，多处理器通信进入静音模式
14）从静音模式中唤醒
2、关于帧格式
1）起始位
2）一个数据字（8或9位） 最开始输出的是低位
3）停止位表示传输完成 停止位有0.5、1、1.5、2位
4）这个接口使用一个分数波特率发生器：12位尾数和4位小数
5）一个状态寄存器（USART_SR）
6）数据寄存器（USART_DR）
7）波特率寄存器（USART_BRR）：12位尾数和4位小数
8）一个保证时间寄存器（USART_GTRP） 主要是在智能卡模式下
3、USART特性描述
1）数据发送字长可以选择为8位或9位，这个由USART_CR1寄存器决定
2）在开始位时，TX引脚为低；在结束位时，TX引脚为高
3）空闲帧
4）中断帧
5）设置发送使能位（TE）后，会发送一个空闲帧
4、可配置的停止位
1）停止位的位数控制寄存器2的12/13位来控制
2）默认停止位是1位 还有2位、0.5位、1.5位用于其他模式
3）空闲帧传输时包括停止位
4）中断帧是10或11个低比特+停止位 不会传输超过11个低位的比特
5、编程的步骤
1）通过将USART_CR1寄存器的UE位写1使能USART
2）写USART_CR1的M位来确定字长
3）配置USART_CR2寄存器确定停止位的长度
4）如果要进行多缓冲区通信时，在USART_CR3寄存器中配置DMA使能。
就如同多缓冲区通信那样配置DMA。
5）配置USART_BRR寄存器确定波特率
6）配置USART_CR1寄存器的TE位为1，使其在第一次数据发送时发送空闲帧
7）将要发送的数据写在USART_DR寄存器中（这样会清除TXE位）。
在单缓冲区中发送数据就重复这个操作。
8）将最后一个数据写进USART_DR寄存器后，等待TC=1。
这个可以保证最后一帧传输完了。
这个操作是有必要的，因为当USART被禁止或者进入停机模式时，可以避免
最后一帧被打断。
6、单字节通信
1）每当数据被写进数据寄存器后，TXE位都会被清掉。
2)TXE位由硬件设置，并且它可以保证：
a.数据已经从TDR转移到移位寄存器，并且数据发送已经开始了
b.TDR寄存器为空
c.下一个数据可以写在USART_DR寄存器中而不需要覆盖先前的数据。
3）如果TXEIE位被设置为1，这个位将产生一个中断。
4）当进行传输时，对USART_DR寄存器的写指令将数据存储在TDR寄存器中，并且在传输完成时数据会被复制到移位寄存器中。
5）当没有发生传输时，对USART_DR寄存器的写指令直接将数据存储在移位寄存器中，传输开始，并且TXE位立刻被置1。
6）如果在停止位后发送一帧数据，并且TXE位被设置了，TC位就会变高。
如果USART_CR1寄存器中的TCIE位被设置了，就会产生一个中断。
7）在把最后一个数据写进USART_CR1时，若要禁用USRAT或让微控制器进入
低功耗模式时必须等待TC=1。
8）TC位可通过如下的软件方法进行清除
a.读一下USART_SR寄存器
b.写一下USART_DR寄存器
c.TC位也可以通过写0来清除。这种清除方式仅仅建议在多缓冲通信的时候使用。
7、关于接收
1）USART可以接收8位或9位的数据，这取决于USART_CR1寄存器的M位。
2）在USART中，当检测到一个特定的样本序列时，起始位被检测到。
3）在USART接收的过程中，数据首先在RX引脚上在最低有效位上移动。
在这种模式下，USART_DR寄存器由内部总线和接收移位寄存器中间的缓冲区（RDR）组成。
8、接收程序编写过程
1）通过将USART_CR1寄存器的UE位写1使能USART。
2）写USART_CR1寄存器的M位确定接收字的长度。
3）写USART_CR2寄存器确定停止位。
4）如果要进行多缓冲区通信，在USART_CR3寄存器中使能DMA。
5）写USART_BRR配置接收波特率。
6）在USART_CR1寄存器中将RE写为1，这样可以在接收的过程中搜索起始位。
9、当接收到一个字符时
1）RXNE位被设置为1。它表示移位寄存器的内容被转移到RDR寄存器中。换句话说，数据被接受了并且可以读数据了。
2）如果RXNE位被置位了就会产生一个中断。
3）如果在接收的过程中如果检测到帧错误、噪声或溢出错误，错误标志位就被置位了。
4）在多缓冲区模式中，每接收一个字节后，RXNE就被置位，DMA读取数据寄存器后就会把位清掉。
5）在单缓冲模式下，通过软件读取USART_DR寄存器可以清除RXNE位。通过写0也可以清除RXNE标志位。在接收下一个字符之前必须要清除RXNE标志位以避免溢出错误。
6）在接收数据的过程中，RE位不能被重置。在接收的过程中，如果RE位被禁用的话，当前接收的字节会中止。
10、分割字符
当接收一个分割字符时，USART将其作为帧错误处理。
11、空闲字符
12、溢出错误
当在接收一个字符时，如果RXNE位没有被清除就会产生溢出错误。在RXNE位没有被清除之前，数据不能从移位寄存器转移至RDR寄存器。
13、当产生溢出中断时
1）ORE位会被置位
2）RDR寄存器里的内容会丢失。当读USART_DR寄存器时，以前的数据还是可用的。
3）移位寄存器会被覆盖。在这之后，接收到的数据都会丢失。
4）如果设置了RXNEIE位或者同时设置了EIE和DMA位，就会产生一个中断。
5）先对USART_SR寄存器进行一个读操作，然后对USART_DR寄存器进行一个读操作，ORE位就会被清除掉。
6）如果ORE位被置位，表示至少有一个数据丢失了。这里有两种可能性：
a）如果RXNE=1，最后的有效数据将存储在接收寄存器RDR中，并且可以读取。
b）如果RXNE=0。
14、噪声错误
15、帧错误
16、在接收期间可配置的停止位
17、分数波特率发生器
1）发送和接收的波特率会被设置为相同的值，波特率值由USARTDIV的尾数和分数编程。
2）USARTDIV的值由USART_BRR寄存器配置。
18、如何从USART_BRR寄存器获取USARTDIV的值
例子1：
关于波特率误差的计算
误差=（计算的波特率 - 期望波特率）/期望波特率
19、串口接收对时钟偏差的容忍
只有总系统时钟的偏差比USART接收的偏差小时，USART的异步接收才能正常工作。
20、多机通信
21、空闲线检测
当RWU位被写为1时，USART进入静音模式。
22、地址符号检测
在这种模式下，如果MSB=1，字节将被认为是地址，否则被认为数据。
23、奇偶控制
27.3.8 局域互联网络模式（LIN）
27.3.9 USART 同步模式
27.3.10 单线半双工通信
27.3.13 使用DMA进行连续通信
27.4 USART 中断
27.5 USART 模式配置
27.6 USART 寄存器 寄存器一般都是32位
1）Status register（USART_SR）状态寄存器
2）Data register（USART_DR）数据寄存器
3）Baud rate register（USART_BRR）波特率寄存器
4）Control register 1（USART_CR1）控制寄存器1
5）Control register 2（USART_CR2）控制寄存器2
6）Control register 3（USART_CR3）控制寄存器3
7）Guard time and prescaler register（USART_GTPR）保护时间和预分频寄存器
8）USART寄存器图
关键的函数：
1、void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)
这个函数主要用来处理中断
2、UART_Receive_IT(huart);
这个函数在被包含在HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)函数里
这个函数首先判断数据字长是8位还是9位
疑问：
函数是怎么进入HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)这个函数
//=======================编程相关===============================//
1、在初始化一个串口时，先初始化与MCU无关的串口协议，再初始化与MCU相关的串口引脚
2、初始化一个外设，无非要初始化两方面的内容：一方面是相关协议；另一方面就是引脚相关了。
//========================串口发送程序===========================//
1、串口发送程序中很重要的一个寄存器是DR（数据寄存器）
从图中可以看出数据的流向
1）首先把数据往DR里写
2）DR里的数据先转移到TDR（发送数据寄存器）中
3）TDR的数据再转移到Transmit Shfit Register中
4）Transmit Shfit Register的数据最后通过TX口发送出去
//====================串口接收程序=======================//
1、我认为最关键的一点是：找到接收程序的入口
1）接收程序的入口函数是USART1_IRQHandler函数
2）在main函数里没有USART1_IRQHandler函数，如何才能进入该函数呢？
3）在启动文件里已经配置了向量表，向量表里存储的内容便是中断或异常程序的入口地址。
当发生与USART1相关的异常或中断时，PC指针就会移到USART1_IRQHandler函数的入口地址，执行相关程序。
2、第二个关键点是：理清楚USART1_IRQHandler函数里的一层层函数嵌套关系
3、串口接收中断程序中有一个关键函数
/**
* @brief Receives an amount of data in non blocking mode.
* @note When UART parity is not enabled (PCE = 0), and Word Length is configured to 9 bits (M1-M0 = 01),
* the received data is handled as a set of u16. In this case, Size must indicate the number
* of u16 available through pData.
* @param huart Pointer to a UART_HandleTypeDef structure that contains
* the configuration information for the specified UART module.
* @param pData Pointer to data buffer (u8 or u16 data elements).
* @param Size Amount of data elements (u8 or u16) to be received.
* @retval HAL status
*/
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
{
/* Check that a Rx process is not already ongoing */
if (huart->RxState == HAL_UART_STATE_READY)
{
if ((pData == NULL) || (Size == 0U))
{
return HAL_ERROR;
}
/* Process Locked */
__HAL_LOCK(huart);
huart->pRxBuffPtr = pData;
huart->RxXferSize = Size;
huart->RxXferCount = Size;
huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE;
huart->RxState = HAL_UART_STATE_BUSY_RX;
/* Process Unlocked */
__HAL_UNLOCK(huart);
/* Enable the UART Parity Error Interrupt */
__HAL_UART_ENABLE_IT(huart, UART_IT_PE);
/* Enable the UART Error Interrupt: (Frame error, noise error, overrun error) */
__HAL_UART_ENABLE_IT(huart, UART_IT_ERR);
/* Enable the UART Data Register not empty Interrupt */
__HAL_UART_ENABLE_IT(huart, UART_IT_RXNE);
return HAL_OK;
}
else
{
return HAL_BUSY;
}
}
有了这个函数才会开启中
//接收程序遇到的第二个问题
串口在接收的过程中只能接收一次
原因：在中断结束后，还是要再次设置接收中断函数
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
而且这个函数放的位置也有讲究
/**
* @brief This function handles USART1 global interrupt.
*/
void USART1_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
/* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
while(HAL_UART_GetState(&huart1) != HAL_UART_STATE_READY);
while(HAL_UART_Receive_IT(&huart1, huart1_RxBuffer, 1) != HAL_OK);
/* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}
以上两条语句参考的是正点原子程序
另外在接收和发送程序的过程中，最好加一些延时，不然会卡住。