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USART讲解

news 2025/4/19 16:30:31

一、USART讲解

二、问题

1.TTL电平

信号	电压范围（典型）
逻辑高（1）	2V ~ 5V（通常 ≥ 2V 视为高）
逻辑低（0）	0V ~ 0.8V

在 STM32、Arduino 等微控制器中，GPIO 默认就是 TTL 电平兼容的。

在嵌入式串口通信中，经常看到：

TTL 串口：使用的是 TTL 电平（比如 3.3V 或 5V），直接连接到 MCU 的 USART 引脚。
RS232 串口：使用的是 RS232 电平（±12V 或 ±5V），不能直接接到 MCU，需要芯片转换。

设备类型	电平标准	描述
STM32 MCU	TTL（3.3V）	直接输出 TX/RX 信号
USB-TTL模块	TTL	把 USB 转换成 3.3V/5V UART 电平
电脑串口（COM）	RS232	电平高低反向，且电压高（±12V）

TTL 电平不能直接接 RS232 电平设备，否则可能烧毁；
TTL 通常是 3.3V 或 5V，要匹配 MCU 的供电；
常见的 USB 转串口芯片（如 CH340、CP2102、FT232）很多都是 TTL 电平输出。

2.RS232和RS485的区别

1. 通信方式

特性	RS-232	RS-485
通信方式	单端通信（单线）	差分通信（双线）
线数	最少3线（TXD, RXD, GND）	最少2线（A, B）
通信方向	点对点（1对1）	多点总线（1对N，最多32个节点）

2. 信号特性

特性	RS-232	RS-485
电平定义	逻辑1: -3V ～ -15V 逻辑0: +3V ～ +15V	A-B > +200mV：逻辑1 A-B < -200mV：逻辑0
接口类型	单端电平，容易受干扰	差分信号，抗干扰强
驱动能力	驱动一个接收端	驱动多达 32 个接收器
接收灵敏度	对地参考，容易受地电位差影响	对差分信号敏感，地电位差影响小

3. 通信距离和速率

特性	RS-232	RS-485

典型最大距离

15 米以内（19200 bps）

1200 米（低速，100 kbps以下）

典型速率

最高 115200 bps

可达 10 Mbps（短距离）

4. 适用场景

应用场景	RS-232	RS-485

通常用于

PC串口、调试接口、点对点设备通信

工业设备总线、MODBUS、楼宇控制系统

可靠性/工业级应用

较弱，适用于低干扰场景

抗干扰强，适合工业控制环境

多机通信

不支持

支持多点总线通信

RS-232 适合短距离、点对点通信；RS-485 适合远距离、多点、抗干扰要求高的工业通信。

5.工作方式

接口	是否全双工	是否支持半双工
RS-232	✅ 是	❌ 否
RS-485	🔄 可选	✅ 是（默认）

MCU 通常通过 UART 接口 + RS-232/RS-485 转换芯片 实现通信。
对于 RS-485 半双工通信，通常要控制一个 GPIO 用来切换收发方向（比如控制 MAX485 的 DE/RE 引脚（高电平发送，低电平接收））。当然如果硬件设计可以节省一个GPIO来控制收发方向。

5.USART_ITConfig函数

用来使能或失能 USART 中断源的函数。这个函数的作用是配置某个 USART 的中断类型（比如接收、发送完成、溢出等）是否启用。

void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);

参数	含义
`USARTx`	指定哪个串口，比如 `USART1`、`USART2`
`USART_IT`	指定要配置的中断类型，常见的如下（下表有说明）
`NewState`	使能或禁止中断：`ENABLE` 或 `DISABLE`

宏定义	含义
`USART_IT_TXE`	发送数据寄存器空（发送中断）
`USART_IT_TC`	发送完成中断
`USART_IT_RXNE`	接收缓冲非空（接收中断）
`USART_IT_IDLE`	空闲中断
`USART_IT_PE`	奇偶校验错误中断
`USART_IT_ERR`	错误中断（帧错误、噪声、过载）
`USART_IT_ORE`	溢出错误中断

USART_x的中断通道会统一处理 USART 所有可能的中断源。

中断类型	中断标志位	中断使能位

RXNE 中断 USART_FLAG_RXNE USART_IT_RXNE

TXE 中断 USART_FLAG_TXE USART_IT_TXE

溢出错误中断 USART_FLAG_ORE USART_IT_ERR

帧错误中断 USART_FLAG_FE USART_IT_ERR

噪声错误中断 USART_FLAG_NE USART_IT_ERR

所以需要在中断处理函数中调用USART_GetITStatus这个函数来识别是哪一个中断。

void USART1_IRQHandler(void){OSIntEnter();if(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_ORE))  //先判断是否溢出{USART2->ICR |= 1 << 3;     //读SRUSART_ReceiveData(USART1);   //读DR}if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) {USART_ClearITPendingBit(USART2,USART_IT_RXNE);uint8_t ch = USART_ReceiveData(USART1);if (_Usart_Rx_Index < sizeof(_Usart_Rx_Buf)) {_Usart_Rx_Buf[_Usart_Rx_Index++] = ch;}}OSIntExit();
}

注意：USART_ITConfig 并不会自动清除标志位，要在中断处理函数中手动清除。