單片機原理與應(yīng)用第11章通用同步異步收發(fā)器USART

單片機原理與應(yīng)用第11章通用同步異步收發(fā)器usart目錄USART概述USART的硬件結(jié)構(gòu)USART的軟件編程USART的實例應(yīng)用01USART概述定義USART（UniversalSynchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter）是一種通用同步異步收發(fā)器，用于實現(xiàn)串行通信。特點USART具有通用性、同步和異步兩種工作模式、可編程的數(shù)據(jù)格式、可編程的波特率等特點。USART的定義與特點在同步模式下，USART通過時鐘信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)送器和接收器使用相同的時鐘源，數(shù)據(jù)在每個時鐘脈沖的上升沿或下降沿被采樣。在異步模式下，數(shù)據(jù)傳輸不依賴于時鐘信號，發(fā)送器和接收器使用各自的時鐘源，數(shù)據(jù)在每個起始位開始時被采樣，并在停止位結(jié)束時結(jié)束。USART的工作原理異步模式同步模式

USART的應(yīng)用場景微控制器之間的通信USART常用于微控制器之間的串行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和控制指令的傳遞。嵌入式系統(tǒng)通信在嵌入式系統(tǒng)中，USART可用于實現(xiàn)不同模塊之間的通信，如傳感器數(shù)據(jù)采集、控制信號傳輸?shù)?。計算機串行端口通信計算機的串行端口通常使用USART實現(xiàn)與外部設(shè)備的通信，如調(diào)制解調(diào)器、GPS接收器等。02USART的硬件結(jié)構(gòu)123負(fù)責(zé)將單片機中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。功能包括數(shù)據(jù)緩沖寄存器、移位寄存器和脈沖分頻器。組成當(dāng)發(fā)送器接收到發(fā)送命令后，數(shù)據(jù)緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)會依次移位輸出，最終通過串口發(fā)送出去。工作原理發(fā)送器組成包括數(shù)據(jù)緩沖寄存器、移位寄存器和脈沖分頻器。功能負(fù)責(zé)接收來自外部設(shè)備的數(shù)據(jù)。工作原理接收器接收到外部設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)后，會將其存儲到數(shù)據(jù)緩沖寄存器中，并通過中斷或查詢的方式通知單片機進(jìn)行處理。接收器用于產(chǎn)生波特率時鐘信號，控制數(shù)據(jù)的傳輸速率。功能組成工作原理由定時器或石英晶體振蕩器組成。根據(jù)所需的波特率，設(shè)置定時器的計數(shù)值，從而產(chǎn)生相應(yīng)的波特率時鐘信號。030201波特率發(fā)生器組成包括同步信號接收器和同步數(shù)據(jù)接收器。工作原理在同步模式下，外部設(shè)備會發(fā)送一個同步信號，單片機接收到該信號后，會等待同步信號結(jié)束，然后開始接收數(shù)據(jù)。功能實現(xiàn)單片機與外部設(shè)備之間的同步通信。同步模式03USART的軟件編程03使能控制通過控制寄存器使能USART模塊，使其能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。01波特率設(shè)置根據(jù)通信協(xié)議和單片機時鐘頻率，計算并設(shè)置合適的波特率，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確傳輸。02數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗位設(shè)置根據(jù)通信協(xié)議，設(shè)置數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗位，以確保數(shù)據(jù)的正確性和可靠性。初始化設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)設(shè)置為發(fā)送數(shù)據(jù)開辟一個緩沖區(qū)，并將待發(fā)送的數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)。發(fā)送中斷服務(wù)程序編寫中斷服務(wù)程序，在中斷觸發(fā)時將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)逐個發(fā)送出去。發(fā)送控制通過控制寄存器啟動數(shù)據(jù)發(fā)送，并監(jiān)控發(fā)送狀態(tài)，確保數(shù)據(jù)發(fā)送完成。數(shù)據(jù)發(fā)送編寫中斷服務(wù)程序，在接收到數(shù)據(jù)時觸發(fā)中斷，并在中斷服務(wù)程序中讀取接收到的數(shù)據(jù)。接收中斷服務(wù)程序通過控制寄存器啟動數(shù)據(jù)接收，并監(jiān)控接收狀態(tài)，確保數(shù)據(jù)接收完成。接收控制對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，以確保數(shù)據(jù)的正確性和可靠性。數(shù)據(jù)校驗數(shù)據(jù)接收奇偶校驗錯誤處理當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)奇偶校驗不正確時，需要進(jìn)行奇偶校驗錯誤處理，如要求重發(fā)數(shù)據(jù)。幀錯誤處理當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)幀格式不正確時，需要進(jìn)行幀錯誤處理，如丟棄數(shù)據(jù)并要求重發(fā)。溢出錯誤處理當(dāng)接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)超過緩沖區(qū)大小時，需要進(jìn)行溢出錯誤處理，如重新發(fā)送或丟棄數(shù)據(jù)。錯誤處理04USART的實例應(yīng)用USART模塊通常具有TXD（發(fā)送數(shù)據(jù)）和RXD（接收數(shù)據(jù)）兩個端口，用于與微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。硬件接口USART模塊與微控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸需要遵循一定的時序規(guī)則，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。時序配合當(dāng)USART模塊接收到數(shù)據(jù)或發(fā)送完數(shù)據(jù)時，會產(chǎn)生中斷信號，微控制器需要編寫相應(yīng)的中斷處理程序來處理接收或發(fā)送的數(shù)據(jù)。中斷處理與微控制器的接口校驗位在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，需要加入一個或多個停止位，以表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)束。停止位波特率數(shù)據(jù)傳輸速率，即每秒傳輸?shù)奈粩?shù)，需要根據(jù)實際需求進(jìn)行配置。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，通常需要在數(shù)據(jù)中加入校驗位，如奇校驗、偶校驗等。數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議初始化設(shè)置在使用USART模塊進(jìn)行串口通信之前，需要對USART模塊進(jìn)行初始化設(shè)置，包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位等。數(shù)據(jù)發(fā)送通過TXD端口將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，