对于通讯协议，我们也以分层的方式来理解，最基本的是把它分为物理层和协议层。

物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。

协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。

1. 物理层

其中接线口以针式引出信号线的称为公头，以孔式引出信号线的称为母头。

在计算机中一般引出公头接口，而在调制调解器设备中引出的一般为母头，使用上图中的串口线即可把它与计算机连接起来。

编号	引脚	定义
1	DCD	数据载波检测
2	RXD	数据接收
3	TXD	数据发送
4	DTR	数据终端准备好
5	GND	信号地
6	DSR	数据设备准备好
7	RTS	请求发送
8	CTS	清除发送
9	RI	振铃提示

在目前的其它工业控制使用的串口通讯中，一般只使用RXD、TXD以及GND三条信号线，直接传输数据信号，而 RTS、CTS、DSR、DTR 及 DCD 信号都被裁剪掉了。

2. 协议层

波特率

异步通讯中由于没有时钟信号 (如前面讲解的 DB9 接口中是没有时钟信号的)，所以两个通讯设备之间需要约定好波特率，即每个码元的长度，以便对信号进行解码，上图中用虚线分开的每一格就是代表一个码元，常见的波特率为 4800、9600、 115200 等。

起始位与停止位

串口通讯的一个数据包从起始信号开始，直到停止信号结束。数据包的起始信号由一个逻辑 0 的数据位表示，而数据包的停止信号可由 0.5、1、1.5 或 2 个逻辑 1 的数据位表示，只要双方约定一致即可。

有效数据

在数据包的起始位之后紧接着的就是要传输的主体数据内容，也称为有效数据，有效数据的长度常被约定为 5、6、7 或 8 位长。

数据校验

在有效数据之后，有一个可选的数据校验位。由于数据通信相对更容易受到外部干扰导致传输数据出现偏差，可以在传输过程加上校验位来解决这个问题。

校验方法有奇校验 (odd)、偶校验 (even)、0 校验 (space)、1 校验 (mark) 以及无校验 (noparity)。

3. STM32H750 USART

（1）引脚

A. USART双向通信

USART双向通信需要至少两个引脚:接收数据输入(RX)和发送数据输出(TX)。

RX (Receive Data Input)

RX是串行数据输入。数据恢复采用过采样技术区分有效的传入数据和噪声。

TX (Transmit Data Output)

当发射器被禁用时，输出引脚返回到它的I/O端口配置。

当发射器是启用的，没有数据需要传输，TX引脚是高电平。在单线和智能卡模式下，该I/O用于传输和接收数据。

B. RS232 硬件流控制模式

CTS和RTS引脚在USART RS232硬件流控制模式中使用。

CTS (Clear To Send)

如果使能RS232硬件流控制，发送器在发送下一帧数据之前会检测 nCTS 引脚。

如果为低电平，表示可以发送数据；

如果为高电平则在发送完当前数据帧之后停止发送。

该引脚只适用于硬件流控制。

RTS (Request T o Send)

如果使能RS232硬件流控制，当USART接收器准备好接收新数据时就会将 nRTS 变成低电平；当接收寄存器已满时，nRTS 将被设置为高电平。

该引脚只适用于硬件流控制。

C. RS485 硬件控制模式

DE (Driver Enable)

该信号激活外部收发器的传输模式。DE和RTS共用同一个引脚。

D. 同步主从模式和智能卡模式

该引脚在同步主模式和智能卡模式下充当时钟输出；作为时钟输入是同步从模式。

NSS

该引脚在同步从模式下充当从选择输入。

（2）字符

传输字长（world length）通过USART_CR1寄存器的12位和28位：M0和M1控制。

An Idle character is interpreted as an entire frame of “1”s (the number of “1”s includes the
number of stop bits).
A Break character is interpreted on receiving “0”s for a frame period. At the end of the
break frame, the transmitter inserts 2 stop bits.

（3）FIFO

（4）USART发射器

根据M位的状态，发射机可以发送7位或8位或9位的数据字。

必须设置发送使能位(TE)才能激活发送功能。传输移位寄存器中的数据输出到TX引脚上，而相应的时钟脉冲输出到SCLK引脚上。

A. 字符发送

在USART传输过程中，数据首先移出TX引脚上的最低有效位(默认配置)。在这种模式下，USART_TDR寄存器由内部总线和传输移位寄存器之间的缓冲区(TDR)组成。

在写入要传输到USART_TDR的数据之前，必须设置TE位。在数据传输过程中不能复位TE位。TE位使能时会发送一个空闲帧（idle frame）。

B. 停止位配置

C. 字符传送寄存器配置过程

D. 字符传送过程

当FIFO模式未使能时，

写入传输数据寄存器总是清除TXE位。TXE标志由硬件设置。

——数据已经从USART_TDR寄存器移动到移位寄存器，数据传输已经开始;

——USART_TDR寄存器为空;

——下一个数据可以写入USART_TDR寄存器，而不覆盖前一个数据。

如果设置了TXEIE位，该标志将产生一个中断。

当传输正在进行时，对USART_TDR寄存器的写指令将数据存储在TDR缓冲区中。然后将其复制到当前传输末尾的移位寄存器中。

当没有传输正在进行时，对USART_TDR寄存器的写指令将数据放在移位寄存器中，数据传输开始，并设置TXE位。

在将最后的数据写入USART_TDR寄存器后，必须等待TC设置好后才能禁用USART或导致微控制器进入低功耗模式(参见图571:传输时的TC/TXE行为)。

（5）USART接收器

A. 字符接收

（6）波特率配置

接收机和发射机(Rx和Tx)的波特率都设置为USART_BRR寄存器中编程的值。

（7）校验控制

寄存器	名称	作用
USART_CR1	PCE	使能奇偶校验控制
USART_CR1	PS	设置奇校验或者偶校验

接收时，如果奇偶校验失败，则在USART_ISR寄存器中设置PE标志，如果在USART_CR1寄存器中设置PEIE，则产生中断。通过软件向USART_ICR寄存器中的PECF写入1来清除PE标志。

如果在USART_CR1中设置了PCE位，那么写入数据寄存器的数据的MSB位将被传输，但是被奇偶位更改(如果选择偶偶校验位则为偶数个“1”(PS=0)，如果选择奇偶校验位则为奇数个“1”(PS=1))。

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