STM32 USART

USARTx_SR

状态寄存器（ Status register ）

CTS: CTS标志 (CTS flag)
LBD: LIN断开检测标志 (LIN break detection flag)
TXE: 发送数据寄存器空 (Transmit data register empty)
TC: 发送完成 (Transmission complete)
RXNE：读数据寄存器非空 (Read data register not empty)
IDLE：监测到总线空闲 (IDLE line detected)
ORE：过载错误 (Overrun error)
NE: 噪声错误标志 (Noise error flag)
FE: 帧错误 (Framing error)
PE: 校验错误 (Parity error)

USARTx_DR

数据寄存器（ Data register ）

USARTx_CR1

控制寄存器 1

UE：USART使能 (USART enable)
M：字长 (Word length)
WAKE：唤醒的方法 (Wakeup method)
PCE：检验控制使能 (Parity control enable)
PS：校验选择 (Parity selection)
PEIE：PE中断使能 (PE interrupt enable)
TXEIE：发送缓冲区空中断使能 (TXE interrupt enable)
TCIE：发送完成中断使能 (Transmission complete interrupt enable)
RXNEIE：接收缓冲区非空中断使能 (RXNE interrupt enable)
IDLEIE：IDLE中断使能 (IDLE interrupt enable)
TE：发送使能 (Transmitter enable)
RE：接收使能 (Receiver enable)
RWU：接收唤醒 (Receiver wakeup)
SBK：发送断开帧 (Send break)

USARTx_CR2

控制寄存器 2

LINEN：LIN模式使能 (LIN mode enable)
STOP：停止位 (STOP bits)
CLKEN：时钟使能 (Clock enable)
CPOL：时钟极性 (Clock polarity)
CPHA：时钟相位 (Clock phase)
LBCL：最后一位时钟脉冲 (Last bit clock pulse)
LBDIE：LIN断开符检测中断使能 (LIN break detection interrupt enable)
LBDL：LIN断开符检测长度 (LIN break detection length)
ADD[3:0]：本设备的USART节点地址

USARTx_CR3

控制寄存器 3

CTSIE：CTS中断使能 (CTS interrupt enable)
CTSE：CTS使能 (CTS enable)
RTSE：RTS使能 (RTS enable)
DMAT：DMA使能发送 (DMA enable transmitter)
DMAR: DMA使能接收 (DMA enable receiver)
SCEN: 智能卡模式使能 (Smartcard mode enable)
NACK：智能卡NACK使能 (Smartcard NACK enable)
HDSEL：半双工选择 (Half-duplex selection)
IRLP：红外低功耗 (IrDA low-power)
IREN：红外模式使能 (IrDA mode enable)
EIE：错误中断使能 (Error interrupt enable)

USART_GTPR

保护时间和预分频寄存器（ Guard time and prescaler register ）

GT[7:0]：保护时间值 (Guard time value)
PSC[7:0]：预分频器值 (Prescaler value)

USARTx_BRR

波特率寄存器（ Baud rate register ）

DIV_Mantissa[11:0]： 定义 USARTDIV 的整数部分
DIV_Fraction[3:0]： 定义 USARTDIV 的小数部分

公式如下，以 fPLCK = 72MHZ，Baud Rate = 9600 为例：

USARTDIV：我是理解为 fPCLK 的分频系数
fPLCK ：为 USART 时钟
OVER8：读取 1 bit 所用的采样次数
- 0：采样 16 次
- 1：采样 8 次

OVER8 是 USART_BRR 的第 15 位，该位在参考手册中没有描述，但是在标准库 stm32f10x_usart.c 中有相关代码，如下：

/* 篇幅有限，只截取 USART_Init 函数部分代码 */

/* USART OverSampling-8 Mask */
#define CR1_OVER8_Set             ((u16)0x8000)  /* USART OVER8 mode Enable Mask */
#define CR1_OVER8_Reset           ((u16)0x7FFF)  /* USART OVER8 mode Disable Mask */

/* Determine the integer part */
if ((USARTx->CR1 & CR1_OVER8_Set) != 0)
{
    /* Integer part computing in case Oversampling mode is 8 Samples */
    integerdivider = ((25 * apbclock) / (2 * (USART_InitStruct->USART_BaudRate)));    
}
else /* if ((USARTx->CR1 & CR1_OVER8_Set) == 0) */
{
    /* Integer part computing in case Oversampling mode is 16 Samples */
    integerdivider = ((25 * apbclock) / (4 * (USART_InitStruct->USART_BaudRate)));
}

OVER8 复位值是0，也就是 16 次采样，即 16 个时钟周期读取 1 bit。波特率单位 bps（bit per second），即每秒传输比特位个数。结合上面两点，公式也就不难理解。

再看上述结果 468.75，将它转化为二进制即 000111010100.1100 ：

整数部分：即 0x1D4 写入 DIV_Mantissa[11:0]
小数部分：即 0xC 写入 DIV_Fraction[3:0]

有的教程是将小数部分乘上16：0.75x16=12，其实就是小数部分左移 4 位，结果是一样的（个人觉得上面更好理解）。

链接：在线进制转换

CPU 的时钟频率越低，则某一特定波特率的误差也越低。可以达到的波特率上限可以由这组数据得到。
只有 USART1 使用 PCLK2 (最高72MHz)。其它 USART 使用 PCLK1 (最高36MHz)。

中断控制

USART 有多个中断请求事件

中断事件	事件标志	寄存器	使能控制位
奇偶校验错误	PE	CR1	位8
发送数据寄存器为空	TXE	CR1	位7
发送完成	TC	CR1	位6
准备好读取接收到的数据 / 检测到上溢出错误	RXNE / ORE	CR1	位5
检测到空闲线路	IDLE	CR1	位4
断路标志	LBD	CR2	位6
CTS标志	CTS	CR3	位10
多缓冲通信中的噪声标志、上溢出错误和帧错误	NF/ORE/FE	CR3	位0

事件标志对应状态寄存器 USART_SR 中的位，当对应位为 1 时触发中断事件。

例程

寄存器

void USART_Config(){
    RCC->APB2ENR |= (uint32_t)0x05;      // 使能GPIOA/AFIO时钟
    GPIOA->CRH   |= (uint32_t)0x0B << 4; // 配置PA9复用推挽输出，最高50MHZ
    GPIOA->CRH   |= (uint32_t)0x04 << 8; // 配置PA10浮空输入
    
    RCC->APB2ENR |= (uint32_t)0x01 << 14; // 使能USART1时钟
    USART1->CR1  |= (uint16_t)0x00 << 12; // 一个起始位，8个数据位
    USART1->CR2  |= (uint16_t)0x00 << 12; // 一个停止位
    USART1->CR3  |= (uint16_t)0x00 << 8;  // 禁用CTS，RTS硬件流控制
    USART1->BRR   = (uint16_t)0x1D4C;     // 波特率9600
    USART1->CR1  |= (uint16_t)0x0B;       // 收/发使能
    
    NVIC->ISER[1] |= (uint32_t)0x01 << (37-32); // 使能USART1中断，中断号是37
    NVIC->IP[9]   |= (uint32_t)0x40;      // 配置优先级主1子1
    USART1->CR1   |= (uint16_t)0x01 << 5; // 使能接收中断 
    USART1->CR1   |= (uint16_t)0x01 << 0; // 使能USART1
}

void USART1_IRQHandler(void)
{
    uint8_t ucTemp;
    if(USART1->SR & (uint16_t)0x20)
    {
        ucTemp = (uint8_t)(USARTx->DR & (uint16_t)0x01FF); // 接收数据
        USARTx->DR = (uint16_t)ucTemp & (uint16_t)0x01FF;  // 发送数据
    }	 
}

标准库

void USART_Config(void){
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    // 打开串口 GPIO 的时钟
    DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(GPIOA, ENABLE);
    
    // 打开串口外设的时钟
    DEBUG_USART_APBxClkCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    
    // 将 USART1 Tx 的 GPIO 配置为推挽复用模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    // 将 USART1 Rx 的 GPIO 配置为浮空输入模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    // 配置串口的工作参数
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    
    // 串口中断优先级配置
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
 
    // 使能串口接收中断
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
 
    // 使能串口
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

void USART1_IRQHandler(void)
{
  uint8_t ucTemp;
	if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_RXNE)!=RESET)
	{		
        ucTemp = USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
        USART_SendData(DEBUG_USARTx,ucTemp);    
	}	 
}

USARTx_SR#

USARTx_DR#

USARTx_CR1#

USARTx_CR2#

USARTx_CR3#

USART_GTPR#

USARTx_BRR#

中断控制#

例程#

寄存器#

标准库#