USART 通用同步異步收發(fā)器
通用同步異步收發(fā)器(USART)提供了一種靈活的方法與使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NRZ異步串行數(shù)據(jù)格式的外部設(shè)備之間進行全雙工數(shù)據(jù)交換。USART利用分?jǐn)?shù)波特率發(fā)生器提供寬范圍的波特率選擇。 它支持同步單向通信和半雙工單線通信，也支持LIN( 局部互連網(wǎng)) ，智能卡協(xié)議和IrDA(紅外數(shù)據(jù)組織)SIR ENDEC 規(guī)范，以及調(diào)制解調(diào)器(CTS/RTS) 操作。它還允許多處理器通信。使用多緩沖器配置的DMA方式，可以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。
簡單點講：
USART模式支持：通用的全雙工異步通信模式（UART）、智能卡模式（ISO7816-3，單線半雙工異步模式，但與UART是有區(qū)別的）、同步模式（類SPI）、硬件流控模式（調(diào)制解調(diào)器）、IrDA 模式、LIN通信模式。
USART UART在功能上的區(qū)別如下圖[摘自用戶手冊]
USART的中斷可以查看用戶手冊，使能中斷，需要使能NVIC中的，同時還要使能USART模塊中的中斷使能位：【如果按照步驟做后，程序運行不正確，可直接通過偏移地址直接查看各硬件寄存器的相關(guān)位，來看程序配置的結(jié)果是否正確】
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQChannel;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
USART_ITConfig(USART2,USART_IT_RXNE,ENABLE);
部分主要特性：
● 全雙工的，異步通信
● NRZ標(biāo)準(zhǔn)格式
● 分?jǐn)?shù)波特率發(fā)生器系統(tǒng)
─ 發(fā)送和接收共用的可編程波特率，最高達(dá)4.5Mbits/s
● 可編程數(shù)據(jù)字長度(8 位或9位)
● 可配置的停止位-支持1 或2個停止位
● LIN主發(fā)送同步斷開符的能力以及LIN從檢測斷開符的能力
─ 當(dāng)USART硬件配置成LIN時，生成13位斷開符；檢測10/11位斷開符
● 發(fā)送方為同步傳輸提供時鐘
● IRDA SIR 編碼器解碼器
─ 在正常模式下支持3/16 位的持續(xù)時間
● 智能卡模擬功能
─ 智能卡接口支持ISO7816-3 標(biāo)準(zhǔn)里定義的異步智能卡協(xié)議
─ 智能卡用到的0.5和1.5個停止位
● 單線半雙工通信
● 可配置的使用DMA的多緩沖器通信
─ 在SRAM 里利用集中式DMA緩沖接收/發(fā)送字節(jié)
● 單線半雙工通信
● 單獨的發(fā)送器和接收器使能位
● 校驗控制 【硬件完成】
─ 發(fā)送校驗位
─ 對接收數(shù)據(jù)進行校驗
● 檢測標(biāo)志
─ 接收緩沖器滿
─ 發(fā)送緩沖器空
─ 傳輸結(jié)束標(biāo)志
● 四個錯誤檢測標(biāo)志
─ 溢出錯誤
─ 噪音錯誤
─ 幀錯誤
─ 校驗錯誤
● 10個帶標(biāo)志的中斷源
─ CTS改變
─ LIN斷開符檢測
─ 發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空
─ 發(fā)送完成
─ 接收數(shù)據(jù)寄存器滿
─ 檢測到總線為空閑
─ 溢出錯誤
─ 幀錯誤
─ 噪音錯誤
─ 校驗錯誤
● 多處理器通信 -- 如果地址不匹配，則進入靜默模式
● 兩種喚醒接收器的方式：地址位(MSB ，第9位)，總線空閑
USART功能概述
接口通過三個引腳與其他設(shè)備連接在一起( 見圖248 ) 。任何USART雙向通信至少需要兩個腳：接
收數(shù)據(jù)輸入(RX)和發(fā)送數(shù)據(jù)輸出(TX) 。
RX：接收數(shù)據(jù)串行輸。通過過采樣技術(shù)來區(qū)別數(shù)據(jù)和噪音，從而恢復(fù)數(shù)據(jù)。
TX：發(fā)送數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)發(fā)送器被禁止時，輸出引腳恢復(fù)到它的I/O 端口配置。當(dāng)發(fā)送器被激活，并且不發(fā)送數(shù)據(jù)時，TX引腳處于高電平。在單線和智能卡模式里，此I/O 口被同時用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
USART的智能卡模式
簡介
CPU卡：也稱智能卡，卡內(nèi)的集成電路中帶有微處理器CPU、存儲單元（包括隨機存儲器RAM、程序存儲器ROM（FLASH）、用戶數(shù)據(jù)存儲器EEPROM）以及芯片操作系統(tǒng)COS。裝有COS的CPU卡相當(dāng)于一臺微型計算機，不僅具有數(shù)據(jù)存儲功能，同時具有命令處理和數(shù)據(jù)安全保護等功能。CPU卡芯片通俗地講就是指芯片內(nèi)含有一個微處理器，它的功能相當(dāng)于一臺微型計算機。人們經(jīng)常使用的集成電路卡（IC卡）上的金屬片就是CPU卡芯片。
智能卡接口
智能卡時鐘發(fā)生器為與之相連的智能卡提供時鐘信號。智能卡使用這個時鐘產(chǎn)生在智能卡與USART模塊之間進行串行通信的波特率時鐘。如果智能卡上有CPU，該時鐘將同時提供給CPU使用。智能卡接口操作要求，在卡上的CPU運行代碼時可以調(diào)整時鐘速率，這樣可以改變通訊的波特率，或者可以提升智能卡的性能。在ISO7816-3標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)描述了，協(xié)商時鐘速率和改變時鐘速率的協(xié)議。這個時鐘被用作智能卡內(nèi)CPU的時鐘，因此更新微控制器輸出的時鐘頻率必須和智能卡時鐘同步，應(yīng)注意保證沒有比短周期的40％更短的脈沖。
ISO 7816-3標(biāo)準(zhǔn)為異步協(xié)議定義了時間基準(zhǔn)單位，稱作ETU(elementary time units)，它與輸入至智能卡的時鐘頻率有關(guān)。一個ETU的長度是一個位時間。USART接收器和發(fā)送器在內(nèi)部通過Rx_SW信號相連接。必須將USART模塊設(shè)置為智能卡模式，才能實現(xiàn)從STM32F10xxx向智能卡傳輸數(shù)據(jù)。
RST(智能卡復(fù)位)、3/5V(3V或5V)、VCC (管理VCC)以及OFF信號(智能卡檢測信號)由軟件控制GPIO
的端口實現(xiàn)（USART硬件只提供CLK、IO兩個引腳，其他的都是軟件模式實現(xiàn)）。為了使數(shù)據(jù)信號以
正確的驅(qū)動連接到智能卡IO引腳，應(yīng)當(dāng)把USART_TX端口的GPIO位編程為復(fù)用開漏輸出模式，為把
時鐘發(fā)生器連接到Smartcard_CLK的引腳，USART_CK端口的GPIO位應(yīng)配置為復(fù)用推挽輸出模式。
智能卡接口是異步通信接口，但是是單線半雙工異步通信，通信與微處理器通信的過程沒有直接的關(guān)系，但是該時鐘輸送至智能卡，智能卡時鐘發(fā)生器為與之相連的智能卡提供時鐘信號。智能卡使用這個時鐘產(chǎn)生在智能卡與
USART模塊之間進行串行通信的波特率時鐘。如果智能卡上有CPU，該時鐘將同時提供給CPU使用。
智能卡是一個單線半雙工通信協(xié)議，當(dāng)與智能卡相連接時，USART的TX驅(qū)動一根智能卡也驅(qū)動的雙向線【usart端收發(fā)都在一個引腳上，在智能卡模式下在芯片內(nèi)部通過媒介連接，這也是與智能卡的異步模式與UART通用的異步模式的區(qū)別，且智能卡的異步模式處理器還要外送時鐘給智能卡使用】。為了做到這點，SW_RX必須和TX連接到相同的I/O 口。在發(fā)送開始位和數(shù)據(jù)字節(jié)期間，發(fā)送器的輸出使能位TX_EN被置起，在發(fā)送停止位期間被釋放( 弱上拉) ，因此在發(fā)現(xiàn)校驗錯誤的情況下接收器可以將數(shù)據(jù)線拉低。如果TX_EN不被使用，在停止位期間TX被拉到高電平：這樣的話，只要TX配置成開漏，接收器也可以驅(qū)動這根線。
