單芯片解決方案，開啟全新體驗(yàn)——W55MH32 高性能以太網(wǎng)單片機(jī)

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網(wǎng)單片機(jī)，它為用戶帶來前所未有的集成化體驗(yàn)。這顆芯片將強(qiáng)大的組件集于一身，具體來說，一顆W55MH32內(nèi)置高性能Arm? Cortex-M3核心，其主頻最高可達(dá)216MHz；配備1024KB FLASH與96KB SRAM，滿足存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)處理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP協(xié)議棧、內(nèi)置MAC以及PHY，擁有獨(dú)立的32KB以太網(wǎng)收發(fā)緩存，可供8個(gè)獨(dú)立硬件socket使用。如此配置，真正實(shí)現(xiàn)了All-in-One解決方案，為開發(fā)者提供極大便利。

在封裝規(guī)格上，W55MH32 提供了兩種選擇：QFN100和QFN68。

W55MH32L采用QFN100封裝版本，尺寸為12x12mm，其資源豐富，專為各種復(fù)雜工控場(chǎng)景設(shè)計(jì)。它擁有66個(gè)GPIO、3個(gè)ADC、12通道DMA、17個(gè)定時(shí)器、2個(gè)I2C、5個(gè)串口、2個(gè)SPI接口（其中1個(gè)帶I2S接口復(fù)用）、1個(gè)CAN、1個(gè)USB2.0以及1個(gè)SDIO接口。如此豐富的外設(shè)資源，能夠輕松應(yīng)對(duì)工業(yè)控制中多樣化的連接需求，無論是與各類傳感器、執(zhí)行器的通信，還是對(duì)復(fù)雜工業(yè)協(xié)議的支持，都能游刃有余，成為復(fù)雜工控領(lǐng)域的理想選擇。 同系列還有QFN68封裝的W55MH32Q版本，該版本體積更小，僅為8x8mm，成本低，適合集成度高的網(wǎng)關(guān)模組等場(chǎng)景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請(qǐng)進(jìn)入http://www.w5500.com/網(wǎng)站或者私信獲取。

此外，本W(wǎng)55MH32支持硬件加密算法單元，WIZnet還推出TOE+SSL應(yīng)用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，為網(wǎng)絡(luò)通信安全再添保障。

為助力開發(fā)者快速上手與深入開發(fā)，基于W55MH32L這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開發(fā)板。開發(fā)板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口數(shù)據(jù)線，就能輕松實(shí)現(xiàn)調(diào)試、下載以及串口打印日志等功能。開發(fā)板將所有外設(shè)全部引出，拓展功能也大幅提升，便于開發(fā)者全面評(píng)估芯片性能。

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第十四章 USART——串口通訊

本章參考資料：《W55MH32-參考手冊(cè)》USART章節(jié)。

學(xué)習(xí)本章時(shí)，配合《W55MH32-參考手冊(cè)》USART章節(jié)一起閱讀， 效果會(huì)更佳，特別是涉及到寄存器說明的部分。特別說明，本書內(nèi)容是以W55MH32系列控制器資源講解。

1 串口通訊協(xié)議簡介

串口通訊(Serial Communication)是一種設(shè)備間非常常用的串行通訊方式，因?yàn)樗唵伪憬荩虼舜蟛糠蛛娮釉O(shè)備都支持該通訊方式， 電子工程師在調(diào)試設(shè)備時(shí)也經(jīng)常使用該通訊方式輸出調(diào)試信息。

在計(jì)算機(jī)科學(xué)里，大部分復(fù)雜的問題都可以通過分層來簡化。如芯片被分為內(nèi)核層和片上外設(shè)；W55MH32標(biāo)準(zhǔn)庫則是在寄存器與用戶代碼之間的軟件層。 對(duì)于通訊協(xié)議，我們也以分層的方式來理解，最基本的是把它分為物理層和協(xié)議層。物理層規(guī)定通訊系統(tǒng)中具有機(jī)械、電子功能部分的特性， 確保原始數(shù)據(jù)在物理媒體的傳輸。協(xié)議層主要規(guī)定通訊邏輯，統(tǒng)一收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)打包、解包標(biāo)準(zhǔn)。 簡單來說物理層規(guī)定我們用嘴巴還是用肢體來交流，協(xié)議層則規(guī)定我們用中文還是英文來交流。

下面我們分別對(duì)串口通訊協(xié)議的物理層及協(xié)議層進(jìn)行講解。

1.1 物理層

串口通訊的物理層有很多標(biāo)準(zhǔn)及變種，我們主要講解RS-232標(biāo)準(zhǔn) ，RS-232標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了信號(hào)的用途、通訊接口以及信號(hào)的電平標(biāo)準(zhǔn)。

使用RS-232標(biāo)準(zhǔn)的串口設(shè)備間常見的通訊結(jié)構(gòu)見下圖，串口通訊結(jié)構(gòu)圖 ：

在上面的通訊方式中，兩個(gè)通訊設(shè)備的“DB9接口”之間通過串口信號(hào)線建立起連接，串口信號(hào)線中使用“RS-232標(biāo)準(zhǔn)”傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。 由于RS-232電平標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)不能直接被控制器直接識(shí)別，所以這些信號(hào)會(huì)經(jīng)過一個(gè)“電平轉(zhuǎn)換芯片”轉(zhuǎn)換成控制器能識(shí)別的“TTL標(biāo)準(zhǔn)”的電平信號(hào)，才能實(shí)現(xiàn)通訊。

1.1.1 電平標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)通訊使用的電平標(biāo)準(zhǔn)不同，串口通訊可分為TTL標(biāo)準(zhǔn)及RS-232標(biāo)準(zhǔn)，見下表， TTL電平標(biāo)準(zhǔn)與RS232電平標(biāo)準(zhǔn) ：

我們知道常見的電子電路中常使用TTL的電平標(biāo)準(zhǔn)，理想狀態(tài)下，使用5V表示二進(jìn)制邏輯1，使用0V表示邏輯0； 而為了增加串口通訊的遠(yuǎn)距離傳輸及抗干擾能力，它使用-15V表示邏輯1，+15V表示邏輯0。 使用RS232與TTL電平校準(zhǔn)表示同一個(gè)信號(hào)時(shí)的對(duì)比見下圖，RS-232與TTL電平標(biāo)準(zhǔn)下表示同一個(gè)信號(hào) ：

因?yàn)榭刂破饕话闶褂肨TL電平標(biāo)準(zhǔn)，所以常常會(huì)使用MAX3232芯片對(duì)TTL及RS-232電平的信號(hào)進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換。

1.1.2 RS-232信號(hào)線

在最初的應(yīng)用中，RS-232串口標(biāo)準(zhǔn)常用于計(jì)算機(jī)、路由與調(diào)制調(diào)解器(MODEN，俗稱“貓”)之間的通訊 ，在這種通訊系統(tǒng)中， 設(shè)備被分為數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(計(jì)算機(jī)、路由)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備DCE(調(diào)制調(diào)解器)。我們以這種通訊模型講解它們的信號(hào)線連接方式及各個(gè)信號(hào)線的作用。

在舊式的臺(tái)式計(jì)算機(jī)中一般會(huì)有RS-232標(biāo)準(zhǔn)的COM口(也稱DB9接口)，見下圖，電腦主板上的COM口及串口線 ：

其中接線口以針式引出信號(hào)線的稱為公頭，以孔式引出信號(hào)線的稱為母頭。在計(jì)算機(jī)中一般引出公頭接口，而在調(diào)制調(diào)解器設(shè)備中引出的一般為母頭，使用上圖中的串口線即可把它與計(jì)算機(jī)連接起來。通訊時(shí)，串口線中傳輸?shù)男盘?hào)就是使用前面講解的RS-232標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制的。

在這種應(yīng)用場(chǎng)合下，DB9接口中的公頭及母頭的各個(gè)引腳的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)線接法見下圖，DB9標(biāo)準(zhǔn)的公頭及母頭接法見下表，DB9信號(hào)線說明 ：

上表中的是計(jì)算機(jī)端的DB9公頭標(biāo)準(zhǔn)接法，由于兩個(gè)通訊設(shè)備之間的收發(fā)信號(hào)(RXD與TXD)應(yīng)交叉相連， 所以調(diào)制調(diào)解器端的DB9母頭的收發(fā)信號(hào)接法一般與公頭的相反，兩個(gè)設(shè)備之間連接時(shí)，只要使用“直通型”的串口線連接起來即可， 見下圖，計(jì)算機(jī)與調(diào)制調(diào)解器的信號(hào)線連接 ：

串口線中的RTS、CTS、DSR、DTR及DCD信號(hào)，使用邏輯 1表示信號(hào)有效，邏輯0表示信號(hào)無效。 例如，當(dāng)計(jì)算機(jī)端控制DTR信號(hào)線表示為邏輯1時(shí)，它是為了告知遠(yuǎn)端的調(diào)制調(diào)解器，本機(jī)已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，0則表示還沒準(zhǔn)備就緒。

在目前的其它工業(yè)控制使用的串口通訊中，一般只使用RXD、TXD以及GND三條信號(hào)線， 直接傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，而RTS、CTS、DSR、DTR及DCD信號(hào)都被裁剪掉了。

1.2 協(xié)議層

串口通訊的數(shù)據(jù)包由發(fā)送設(shè)備通過自身的TXD接口傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備的RXD接口。在串口通訊的協(xié)議層中， 規(guī)定了數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，它由啟始位、主體數(shù)據(jù)、校驗(yàn)位以及停止位組成，通訊雙方的數(shù)據(jù)包格式要約定一致才能正常收發(fā)數(shù)據(jù)， 其組成見下圖，串口數(shù)據(jù)包的基本組成 ：

1.2.1 波特率

本章中主要講解的是串口異步通訊，異步通訊中由于沒有時(shí)鐘信號(hào)(如前面講解的DB9接口中是沒有時(shí)鐘信號(hào)的)， 所以兩個(gè)通訊設(shè)備之間需要約定好波特率，即每個(gè)碼元的長度，以便對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼， 圖 串口數(shù)據(jù)包的基本組成 中用虛線分開的每一格就是代表一個(gè)碼元。常見的波特率為4800、9600、115200等。

1.2.2 通訊的起始和停止信號(hào)

串口通訊的一個(gè)數(shù)據(jù)包從起始信號(hào)開始，直到停止信號(hào)結(jié)束。數(shù)據(jù)包的起始信號(hào)由一個(gè)邏輯0的數(shù)據(jù)位表示， 而數(shù)據(jù)包的停止信號(hào)可由0.5、1、1.5或2個(gè)邏輯1的數(shù)據(jù)位表示，只要雙方約定一致即可。

1.2.3 有效數(shù)據(jù)

在數(shù)據(jù)包的起始位之后緊接著的就是要傳輸?shù)闹黧w數(shù)據(jù)內(nèi)容，也稱為有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)的長度常被約定為5、6、7或8位長。

1.2.4 數(shù)據(jù)校驗(yàn)

在有效數(shù)據(jù)之后，有一個(gè)可選的數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。由于數(shù)據(jù)通信相對(duì)更容易受到外部干擾導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差， 可以在傳輸過程加上校驗(yàn)位來解決這個(gè)問題。校驗(yàn)方法有奇校驗(yàn)(odd)、偶校驗(yàn)(even)、0校驗(yàn)(space)、1校驗(yàn)(mark)以及無校驗(yàn)(noparity)。

奇校驗(yàn)要求有效數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，比如一個(gè)8位長的有效數(shù)據(jù)為：01101001，此時(shí)總共有4個(gè)“1”， 為達(dá)到奇校驗(yàn)效果，校驗(yàn)位為“1”，最后傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將是8位的有效數(shù)據(jù)加上1位的校驗(yàn)位總共9位。

偶校驗(yàn)與奇校驗(yàn)要求剛好相反，要求幀數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)， 比如數(shù)據(jù)幀：11001010，此時(shí)數(shù)據(jù)幀“1”的個(gè)數(shù)為4個(gè)，所以偶校驗(yàn)位為“0”。

0校驗(yàn)是不管有效數(shù)據(jù)中的內(nèi)容是什么，校驗(yàn)位總為“0”，1校驗(yàn)是校驗(yàn)位總為“1”。

2 W55MH32的USART簡介

通用同步異步收發(fā)器(Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter)是一個(gè)串行通信設(shè)備， 可以靈活地與外部設(shè)備進(jìn)行全雙工數(shù)據(jù)交換。 有別于USART還有一個(gè)UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)， 它是在USART基礎(chǔ)上裁剪掉了同步通信功能，只有異步通信。 簡單區(qū)分同步和異步就是看通信時(shí)需不需要對(duì)外提供時(shí)鐘輸出，我們平時(shí)用的串口通信基本都是UART。

串行通信一般是以幀格式傳輸數(shù)據(jù)，即是一幀一幀的傳輸，每幀包含有起始信號(hào)、數(shù)據(jù)信息、停止信息， 可能還有校驗(yàn)信息。USART就是對(duì)這些傳輸參數(shù)有具體規(guī)定，當(dāng)然也不是只有唯一一個(gè)參數(shù)值，很多參數(shù)值都可以自定義設(shè)置，只是增強(qiáng)它的兼容性。

USART滿足外部設(shè)備對(duì)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NRZ異步串行數(shù)據(jù)格式的要求，并且使用了小數(shù)波特率發(fā)生器， 可以提供多種波特率，使得它的應(yīng)用更加廣泛。USART支持同步單向通信和半雙工單線通信；還支持局域互連網(wǎng)絡(luò)LIN、 智能卡(SmartCard)協(xié)議與lrDA(紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)) SIR ENDEC規(guī)范。

USART支持使用DMA，可實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信，有關(guān)DMA具體應(yīng)用將在DMA章節(jié)作具體講解。

USART在W55MH32應(yīng)用最多莫過于“打印”程序信息，一般在硬件設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)預(yù)留一個(gè)USART通信接口連接電腦， 用于在調(diào)試程序是可以把一些調(diào)試信息“打印”在電腦端的串口調(diào)試助手工具上，從而了解程序運(yùn)行是否正確、如果出錯(cuò)哪具體哪里出錯(cuò)等等。

3 USART功能框圖

USART的功能框圖包含了USART最核心內(nèi)容，掌握了功能框圖，對(duì)USART就有一個(gè)整體的把握， 在編程時(shí)就思路就非常清晰。USART功能框圖見下圖，USART功能框圖 ：

TX： 發(fā)送數(shù)據(jù)輸出引腳。

RX： 接收數(shù)據(jù)輸入引腳。

SW_RX： 數(shù)據(jù)接收引腳，只用于單線和智能卡模式，屬于內(nèi)部引腳，沒有具體外部引腳。

nRTS： 請(qǐng)求已發(fā)送(Request To Send)，n表示低電平有效。如果使能RTS流控制，當(dāng)USART接收器準(zhǔn)備好接收新數(shù)據(jù)時(shí)就會(huì)將nRTS變成低電平； 當(dāng)接收寄存器已滿時(shí)，nRTS將被設(shè)置為高電平。該引腳只適用于硬件流控制。

nCTS： 清除以發(fā)送(Clear To Send)，n表示低電平有效。如果使能CTS流控制，發(fā)送器在發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)之前會(huì)檢測(cè)nCTS引腳， 如果為低電平，表示可以發(fā)送數(shù)據(jù)，如果為高電平則在發(fā)送完當(dāng)前數(shù)據(jù)幀之后停止發(fā)送。該引腳只適用于硬件流控制。

SCLK： 發(fā)送器時(shí)鐘輸出引腳。這個(gè)引腳僅適用于同步模式。

USART引腳在W55MH32芯片具體分布見下表，W55MH32芯片的USART引腳 ：

W55MH32系統(tǒng)控制器有三個(gè)USART和兩個(gè)UART，其中USART1和時(shí)鐘來源于APB2總線時(shí)鐘，其最大頻率為216MHz， 其他四個(gè)的時(shí)鐘來源于APB1總線時(shí)鐘，其最大頻率為108MHz。UART只是異步傳輸功能，所以沒有SCLK、nCTS和nRTS功能引腳。

數(shù)據(jù)寄存器

USART數(shù)據(jù)寄存器(USART_DR)只有低9位有效，并且第9位數(shù)據(jù)是否有效要取決于USART控制寄存器1(USART_CR1)的M位設(shè)置， 當(dāng)M位為0時(shí)表示8位數(shù)據(jù)字長，當(dāng)M位為1表示9位數(shù)據(jù)字長，我們一般使用8位數(shù)據(jù)字長。

USART_DR包含了已發(fā)送的數(shù)據(jù)或者接收到的數(shù)據(jù)。USART_DR實(shí)際是包含了兩個(gè)寄存器，一個(gè)專門用于發(fā)送的可寫TDR， 一個(gè)專門用于接收的可讀RDR。當(dāng)進(jìn)行發(fā)送操作時(shí)，往USART_DR寫入數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)在TDR內(nèi)；當(dāng)進(jìn)行讀取操作時(shí)，向USART_DR讀取數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)提取RDR數(shù)據(jù)。

TDR和RDR都是介于系統(tǒng)總線和移位寄存器之間。串行通信是一個(gè)位一個(gè)位傳輸?shù)模l(fā)送時(shí)把TDR內(nèi)容轉(zhuǎn)移到發(fā)送移位寄存器， 然后把移位寄存器數(shù)據(jù)每一位發(fā)送出去，接收時(shí)把接收到的每一位順序保存在接收移位寄存器內(nèi)然后才轉(zhuǎn)移到RDR。

USART支持DMA傳輸，可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，具體DMA使用將在DMA章節(jié)講解。

控制器

USART有專門控制發(fā)送的發(fā)送器、控制接收的接收器，還有喚醒單元、中斷控制等等。 使用USART之前需要向USART_CR1寄存器的UE位置1使能USART，UE位用來開啟供給給串口的時(shí)鐘。

發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)字長可選8位或9位，由USART_CR1的M位控制。

發(fā)送器

當(dāng)USART_CR1寄存器的發(fā)送使能位TE置1時(shí)，啟動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送，發(fā)送移位寄存器的數(shù)據(jù)會(huì)在TX引腳輸出， 低位在前，高位在后。如果是同步模式SCLK也輸出時(shí)鐘信號(hào)。

一個(gè)字符幀發(fā)送需要三個(gè)部分：起始位+數(shù)據(jù)幀+停止位。起始位是一個(gè)位周期的低電平，位周期就是每一位占用的時(shí)間； 數(shù)據(jù)幀就是我們要發(fā)送的8位或9位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是從最低位開始傳輸?shù)?；停止位是一定時(shí)間周期的高電平。

停止位時(shí)間長短是可以通過USART控制寄存器2(USART_CR2)的STOP[1:0]位控制，可選0.5個(gè)、1個(gè)、1.5個(gè)和2個(gè)停止位。 默認(rèn)使用1個(gè)停止位。2個(gè)停止位適用于正常USART模式、單線模式和調(diào)制解調(diào)器模式。0.5個(gè)和1.5個(gè)停止位用于智能卡模式。

當(dāng)選擇8位字長，使用1個(gè)停止位時(shí)，具體發(fā)送字符時(shí)序圖見下圖，字符發(fā)送時(shí)序圖 ：

當(dāng)發(fā)送使能位TE置1之后，發(fā)送器開始會(huì)先發(fā)送一個(gè)空閑幀(一個(gè)數(shù)據(jù)幀長度的高電平)，接下來就可以往USART_DR寄存器寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)。 在寫入最后一個(gè)數(shù)據(jù)后，需要等待USART狀態(tài)寄存器(USART_SR)的TC位為1，表示數(shù)據(jù)傳輸完成，如果USART_CR1寄存器的TCIE位置1，將產(chǎn)生中斷。

在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，編程的時(shí)候有幾個(gè)比較重要的標(biāo)志位我們來總結(jié)下：

接收器

如果將USART_CR1寄存器的RE位置1，使能USART接收，使得接收器在RX線開始搜索起始位。 在確定到起始位后就根據(jù)RX線電平狀態(tài)把數(shù)據(jù)存放在接收移位寄存器內(nèi)。接收完成后就把接收移位寄存器數(shù)據(jù)移到RDR內(nèi)， 并把USART_SR寄存器的RXNE位置1，同時(shí)如果USART_CR2寄存器的RXNEIE置1的話可以產(chǎn)生中斷。

在接收數(shù)據(jù)時(shí)，編程的時(shí)候有幾個(gè)比較重要的標(biāo)志位我們來總結(jié)下：

小數(shù)波特率生成

波特率指數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)載波的調(diào)制速率，它用單位時(shí)間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變次數(shù)來表示，單位為波特。 比特率指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，單位bit/s(bps)。對(duì)于USART波特率與比特率相等，以后不區(qū)分這兩個(gè)概念。波特率越大，傳輸速率越快。

USART的發(fā)送器和接收器使用相同的波特率。計(jì)算公式如下：

其中，fPLCK為USART時(shí)鐘， USARTDIV是一個(gè)存放在波特率寄存器(USART_BRR)的一個(gè)無符號(hào)定點(diǎn)數(shù)。 其中DIV_Mantissa[11:0]位定義USARTDIV的整數(shù)部分，DIV_Fraction[3:0]位定義USARTDIV的小數(shù)部分。

例如：DIV_Mantissa=24(0x18)，DIV_Fraction=10(0x0A)，此時(shí)USART_BRR值為0x18A； 那么USARTDIV的小數(shù)位10/16=0.625；整數(shù)位24，最終USARTDIV的值為24.625。

如果知道USARTDIV值為27.68，那么DIV_Fraction=16*0.68=10.88，最接近的正整數(shù)為11， 所以DIV_Fraction[3:0]為0xB；DIV_Mantissa=整數(shù)(27.68)=27，即為0x1B。

波特率的常用值有2400、9600、19200、115200。下面以實(shí)例講解如何設(shè)定寄存器值得到波特率的值。

我們知道USART1使用APB2總線時(shí)鐘，最高可達(dá)72MHz，其他USART的最高頻率為108MHz。 我們選取USART1作為實(shí)例講解，即fPLCK=216MHz。為得到115200bps的波特率，此時(shí)：

115200=21600000016/16?USARTDIV

解得USARTDIV=117.1875，可算得DIV_Fraction=0.1875*16=3=0x03，DIV_Mantissa=117=0x75，即應(yīng)該設(shè)置USART_BRR的值為0x753。

3.1 校驗(yàn)控制

W55MH32系列控制器USART支持奇偶校驗(yàn)。當(dāng)使用校驗(yàn)位時(shí)，串口傳輸?shù)拈L度將是8位的數(shù)據(jù)幀加上1位的校驗(yàn)位總共9位， 此時(shí)USART_CR1寄存器的M位需要設(shè)置為1，即9數(shù)據(jù)位。將USART_CR1寄存器的PCE位置1就可以啟動(dòng)奇偶校驗(yàn)控制， 奇偶校驗(yàn)由硬件自動(dòng)完成。啟動(dòng)了奇偶校驗(yàn)控制之后，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)會(huì)自動(dòng)添加校驗(yàn)位，接收數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)驗(yàn)證校驗(yàn)位。 接收數(shù)據(jù)時(shí)如果出現(xiàn)奇偶校驗(yàn)位驗(yàn)證失敗，會(huì)見USART_SR寄存器的PE位置1，并可以產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)中斷。

使能了奇偶校驗(yàn)控制后，每個(gè)字符幀的格式將變成：起始位+數(shù)據(jù)幀+校驗(yàn)位+停止位。

3.2 中斷控制

USART有多個(gè)中斷請(qǐng)求事件，具體見下表，USART中斷請(qǐng)求 ：

4 USART初始化結(jié)構(gòu)體詳解

標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)對(duì)每個(gè)外設(shè)都建立了一個(gè)初始化結(jié)構(gòu)體，比如USART_InitTypeDef，結(jié)構(gòu)體成員用于設(shè)置外設(shè)工作參數(shù)， 并由外設(shè)初始化配置函數(shù)，比如USART_Init()調(diào)用，這些設(shè)定參數(shù)將會(huì)設(shè)置外設(shè)相應(yīng)的寄存器，達(dá)到配置外設(shè)工作環(huán)境的目的。

初始化結(jié)構(gòu)體和初始化庫函數(shù)配合使用是標(biāo)準(zhǔn)庫精髓所在，理解了初始化結(jié)構(gòu)體每個(gè)成員意義基本上就可以對(duì)該外設(shè)運(yùn)用自如了。 初始化結(jié)構(gòu)體定義在W55MH32_usart.h文件中，初始化庫函數(shù)定義在W55MH32_usart.c文件中，編程時(shí)我們可以結(jié)合這兩個(gè)文件內(nèi)注釋使用。

USART初始化結(jié)構(gòu)體

typedef struct {
    uint32_t USART_BaudRate;            // 波特率
    uint16_t USART_WordLength;          // 字長
    uint16_t USART_StopBits;            // 停止位
    uint16_t USART_Parity;              // 校驗(yàn)位
    uint16_t USART_Mode;                // USART模式
    uint16_t USART_HardwareFlowControl; // 硬件流控制
} USART_InitTypeDef;

USART_BaudRate： 波特率設(shè)置。一般設(shè)置為2400、9600、19200、115200。標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)會(huì)根據(jù)設(shè)定值計(jì)算得到USARTDIV值，從而設(shè)置USART_BRR寄存器值。

USART_WordLength： 數(shù)據(jù)幀字長，可選8位或9位。它設(shè)定USART_CR1寄存器的M位的值。如果沒有使能奇偶校驗(yàn)控制，一般使用8數(shù)據(jù)位；如果使能了奇偶校驗(yàn)則一般設(shè)置為9數(shù)據(jù)位。

USART_StopBits： 停止位設(shè)置，可選0.5個(gè)、1個(gè)、1.5個(gè)和2個(gè)停止位，它設(shè)定USART_CR2寄存器的STOP[1:0]位的值，一般我們選擇1個(gè)停止位。

USART_Parity： 奇偶校驗(yàn)控制選擇，可選USART_Parity_No(無校驗(yàn))、USART_Parity_Even(偶校驗(yàn))以及USART_Parity_Odd(奇校驗(yàn))，它設(shè)定USART_CR1寄存器的PCE位和PS位的值。

USART_Mode： USART模式選擇，有USART_Mode_Rx和USART_Mode_Tx，允許使用邏輯或運(yùn)算選擇兩個(gè)，它設(shè)定USART_CR1寄存器的RE位和TE位。

USART_HardwareFlowControl： 硬件流控制選擇，只有在硬件流控制模式才有效，可選有使能RTS、使能CTS、同時(shí)使能RTS和CTS、不使能硬件流。

當(dāng)使用同步模式時(shí)需要配置SCLK引腳輸出脈沖的屬性，標(biāo)準(zhǔn)庫使用一個(gè)時(shí)鐘初始化結(jié)構(gòu)體USART_ClockInitTypeDef來設(shè)置，該結(jié)構(gòu)體內(nèi)容也只有在同步模式才需要設(shè)置。

USART時(shí)鐘初始化結(jié)構(gòu)體

typedef struct {
    uint16_t USART_Clock;    // 時(shí)鐘使能控制
    uint16_t USART_CPOL;     // 時(shí)鐘極性
    uint16_t USART_CPHA;     // 時(shí)鐘相位
    uint16_t USART_LastBit;  // 最尾位時(shí)鐘脈沖
} USART_ClockInitTypeDef;

USART_Clock： 同步模式下SCLK引腳上時(shí)鐘輸出使能控制，可選禁止時(shí)鐘輸出(USART_Clock_Disable)或開啟時(shí)鐘輸出(USART_Clock_Enable)；如果使用同步模式發(fā)送，一般都需要開啟時(shí)鐘。它設(shè)定USART_CR2寄存器的CLKEN位的值。

USART_CPOL： 同步模式下SCLK引腳上輸出時(shí)鐘極性設(shè)置，可設(shè)置在空閑時(shí)SCLK引腳為低電平(USART_CPOL_Low)或高電平(USART_CPOL_High)。它設(shè)定USART_CR2寄存器的CPOL位的值。

USART_CPHA： 同步模式下SCLK引腳上輸出時(shí)鐘相位設(shè)置，可設(shè)置在時(shí)鐘第一個(gè)變化沿捕獲數(shù)據(jù)(USART_CPHA_1Edge)或在時(shí)鐘第二個(gè)變化沿捕獲數(shù)據(jù)。它設(shè)定USART_CR2寄存器的CPHA位的值。USART_CPHA與USART_CPOL配合使用可以獲得多種模式時(shí)鐘關(guān)系。

USART_LastBit： 選擇在發(fā)送最后一個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)候時(shí)鐘脈沖是否在SCLK引腳輸出，可以是不輸出脈沖(USART_LastBit_Disable)、輸出脈沖(USART_LastBit_Enable)。它設(shè)定USART_CR2寄存器的LBCL位的值。

5 USART_Rs485

5.1 代碼解析

USART1 作為調(diào)試終端（接收命令、打印結(jié)果），USARTx 作為 RS485 接口（收發(fā)數(shù)據(jù)）。通過輪詢方式檢測(cè)命令和數(shù)據(jù)，演示了 RS485 總線的基本通信流程。適用于需要 RS485 通信的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，可作為工業(yè)通信設(shè)備（如 Modbus 從機(jī)）的原型基礎(chǔ)。核心邏輯清晰，依賴自定義的rs485.h驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)硬件細(xì)節(jié)，便于移植和擴(kuò)展。程序流程如下：

1. 基礎(chǔ)配置與依賴

頭文件：包含標(biāo)準(zhǔn)庫、延時(shí)驅(qū)動(dòng)（delay.h）、硬件抽象層（W55MH32.h）及自定義 RS485 驅(qū)動(dòng)（rs485.h）。

宏定義：DATA_LEN指定通信數(shù)據(jù)長度（5 字節(jié)）。

全局變量：USART_TEST指向 USART1（調(diào)試串口），rs485buf存儲(chǔ) RS485 收發(fā)數(shù)據(jù)。

2. 主函數(shù)流程

初始化階段：系統(tǒng)初始化

delay_init()：初始化延時(shí)函數(shù)。

UART_Configuration(115200)：配置 USART1（PA9/TX, PA10/RX）為調(diào)試串口，波特率 115200。打印系統(tǒng)時(shí)鐘頻率（SYSCLK/HCLK/PCLK1/PCLK2/ADCCLK）。

RS485 初始化：RS485_Init(9600)：配置 RS485 總線（波特率 9600），具體實(shí)現(xiàn)（如 GPIO、USART 配置）封裝在rs485.h中。

主循環(huán)邏輯

int main(void)
{
    uint8_t           key;
    uint8_t           rs485buf[5], i;
    RCC_ClocksTypeDef clocks;

    delay_init();
    UART_Configuration(115200);
    RCC_GetClocksFreq(&clocks);

    printf("n");
    printf("SYSCLK: %3.1fMhz, HCLK: %3.1fMhz, PCLK1: %3.1fMhz, PCLK2: %3.1fMhz, ADCCLK: %3.1fMhzn",
           (float)clocks.SYSCLK_Frequency / 1000000, (float)clocks.HCLK_Frequency / 1000000,
           (float)clocks.PCLK1_Frequency / 1000000, (float)clocks.PCLK2_Frequency / 1000000, (float)clocks.ADCCLK_Frequency / 1000000);

    printf("USART RS485 Test.n");

    RS485_Init(9600); //Initialize RS485

    while (1)
    {
        if (GetCmd() == 's')
        {
            for (i = 0; i < DATA_LEN; i++)
            {
                rs485buf[i] = 0x5A + i;
            }
            RS485_Send_Data(rs485buf, DATA_LEN);
            printf("RS485 Send Data Successn");
        }

        RS485_Receive_Data(rs485buf, &key);
        if (key) //Data received
        {
            printf("RS485 Recv Data Successn");
            if (key > DATA_LEN) key = DATA_LEN; //The maximum is 5 data.
            for (i = 0; i < DATA_LEN; i++)
            {
                printf("rs485buf[%d] = 0x%xn", i, rs485buf[i]);
            }
        }
    }
}

命令檢測(cè)（USART1 輸入）：通過GetCmd()輪詢 USART1 接收緩沖區(qū)，檢測(cè)是否收到字符's'。收到's' 后，生成測(cè)試數(shù)據(jù)（0x5A~0x5E），調(diào)用RS485_Send_Data發(fā)送。

RS485 數(shù)據(jù)收發(fā)：

發(fā)送：周期性發(fā)送預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)（如未使用中斷，需確保半雙工模式下的收發(fā)切換）。

接收：調(diào)用RS485_Receive_Data輪詢接收數(shù)據(jù)，收到后通過 USART1 打印數(shù)據(jù)內(nèi)容。

調(diào)試輸出：通過重定向的printf輸出狀態(tài)信息（如發(fā)送成功、接收數(shù)據(jù)）。

5.2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

程序初始化成功之后，會(huì)打印輸出各時(shí)鐘的頻率和串口測(cè)試信息，我們發(fā)送字符“s”，W55MH32就打印了串口發(fā)送成功的消息：

6 補(bǔ)充說明

對(duì)于W55M32芯片，各個(gè)引腳可以做什么外設(shè)功能或者電氣特性參數(shù)在數(shù)據(jù)手冊(cè) 查閱，引腳和外設(shè)的功能特性和對(duì)應(yīng)寄存器的使用在 參考手冊(cè) 查閱。

以下對(duì)于W55MH32芯片，當(dāng)根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)確定要使用某個(gè)引腳做某個(gè)外設(shè)功能時(shí)，在參考手冊(cè)如下查閱外設(shè)的GPIO應(yīng)該如何配置，當(dāng)對(duì)各種配置不了解時(shí)以能在手冊(cè)查閱出的結(jié)果為準(zhǔn)。

6.1 TIM1/TIM8引腳配置

6.2 通用定時(shí)器TIM2/3/4/5引腳配置

6.3 USART引腳配置

關(guān)于串口中斷的使用，以串口1舉例，在參考手冊(cè)、庫內(nèi)定義和啟動(dòng)文件等可以看出 串口1使用 USART1_IRQn 一個(gè)中斷源，使用 USART1_IRQHandler 一個(gè)中斷函數(shù)，回顧EXIT章節(jié)的補(bǔ)充說明有類似意思， 對(duì)于串口1這里，如果使能了多個(gè)標(biāo)志位的中斷，它們會(huì)在各自的時(shí)序流程觸發(fā)中斷，因此在中斷函數(shù)里面用多個(gè)GetITStatus函數(shù)判斷標(biāo)志并來做此標(biāo)志的流程操作，查閱手冊(cè)中的寄存器描述了解各標(biāo)志位的時(shí)序和如何清除標(biāo)志位等， 某些標(biāo)志位優(yōu)先以手冊(cè)中有描述的軟件清除流程而可以不使用ClearFlag函數(shù)。

以上補(bǔ)充總結(jié)對(duì)之后的外設(shè)學(xué)習(xí)也是同樣道理，注意對(duì)于GPIO配置和外設(shè)在不同系列芯片會(huì)存在差異，重點(diǎn)在于掌握整體概念，學(xué)會(huì)在不同芯片的手冊(cè)中查閱對(duì)應(yīng)內(nèi)容。

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