USART简述
USART:(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)
USART是一个全双工通用同步/异步串行收发模块,该接口是一个高度灵活的串行通信设备。
主要特点
⒈ 全双工操作(相互独立的接收数据寄存器和发送数据寄存器); ⒉ 支持同步和异步操作;
⒊ 同步操作时,可主机时钟同步
,也可从机时钟同步; ⒋ 独立的高精度波特率发生器,不占用定时/计数器;
⒌ 支持5、6、7、8和9位数据位,1或2位停止位的串行数据桢结构;
⒍ 由硬件支持的奇偶校验位发生和检验;
⒎ 数据溢出检测;
⒏ 帧错误检测;
⒐ 包括错误起使位的检测噪声滤波器和数字低通滤波器;
⒑ 三个完全独立的中断,TX发送完成、TX发送数据寄存器空、RX接收完成;
⒓ 支持倍速异步通信模式。
结构组成
USART收发模块一般分为三大部分:时钟发生器、数据发送器和接收器。控制寄存器为所有的模块共享。
时钟发生器由同步逻辑电路(在同步从模式下由外部时钟输入驱动)和波特率发生器组成。
舌尖上的童年
发送时钟引脚XCK仅用于同步发送模式下,
发送器部分由一个单独的写入缓冲器(发送UDR)、一个串行移位寄存器、校验位发生器和用于处理不同桢结构的控制逻辑电路构成。使用写入缓冲器,实现了连续发送多帧数据无延时的通信。
接收器是USART模块最复杂的部分,最主要的是时钟和数据接收单元。数据接收单元用作异步数据的接收。除了接收单元,接收器还包括校验位校验器、控制逻辑、移位寄存器和两级接收缓冲器(接收UDR)。接收器支持与发送器相同的桢结构,同时支持桢错误、数据溢出和校验错误的检测。
与UART兼容性
AVR USART 和AVR UART 兼容性 USART 在如下方面与AVR UART 完全兼容:
• 所有USART 寄存器的位定义。
• 波特率发生器。
• 发送器操作。
• 发送缓冲器的功能。
• 中国古代十大禁书接收器操作。
然而,接收器缓冲器有两个方面的改进,在某些特殊情况下会影响兼容性:
• 增加了一个缓冲器。两个缓冲器的操作好象是一个循环的FIFO。因此对于每个接收到的数据只能读一次!更重要的是错误标志FE 和DOR,以及第9 个数据位RXB8与数据一起存放于接收缓冲器。因此必须在读取UDR 寄存器之前访问状态标志位。否则将丢失错误状态。
• 接收移位寄存器可以作为第三级缓冲。在两个缓冲器都没有空的时候,数据可以保存于串行移位寄存器之中( 参见 Figure 61),直到检测到新的起始位。从而增强了 USART 抵抗数据过速(DOR) 的能力。
下面的控制位的名称做了改动,但其功能和在寄存器中的位置并没有改变:
• CHR9改为UCSZ2。
• OR改为DOR。闫德利
时钟产生时钟产生逻辑为发送器和接收器产生基础时钟。USART 支持4 种模式的时钟: 正常的异步模式,倍速的异步模式,主机同步模式,以及从机同步模式。USART 控制位UMSEL和状态寄存器C (UCSRC) 用于选择异步模式和同步模式。倍速模式( 只适用于异步模式空客开发飞行出租) 受控于UCSRA 寄存器的U2X。使用同步模式 (UMSEL = 1) 时,XCK 的数据方向寄存器 (DDR_XCK)决定时钟源是由内部产生(主机模式)还是由外部生产(从机模式)。仅在同步模式下XCK 有效。
片内时钟产生-波特率发生器内部时钟用于异步模式与同步主机模式。
USART 的波特率寄存器UBRR 和降序计数器相连接,一起构成可编程的预分频器或波特率发生器。降序计数器对系统时钟计数,当其计数到零或UBRRL 寄存器被写时,会自动装入UBRR 寄存器的值。当计数到零时产生一个时钟,该时钟作为波特率发生器的输出时钟,输出时钟的频率为fosc/(UBRR+1)。发生器对波特率发生器的输出时钟进行2、8或16
的分频,具体情况取决于工作模式。波特率发生器的输出被直接用于接收器与数据恢复单元。数据恢复单元使用了一个有2、极端主义8或16个状态的状态机,具体状态数由UMSEL、U2X 与 DDR_XCK 位设定的工作模式决定。
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主要特点
结构组成
USART:(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)
通用同步/异步串行接收/发送器
USART是一个全双工通用同步/异步串行收发模块,该接口是一个高度灵活的串行通信设备。
主要特点
⒈ 全双工操作(相互独立的接收数据寄存器和发送数据寄存器);
⒉ 支持同步和异步操作;
⒊ 同步操作时,可主机时钟同步,也可从机时钟同步;
⒋ 独立的高精度波特率发生器,不占用定时/计数器;
⒌ 支持5、6、7、8和9位数据位,1或2位停止位的串行数据桢结构;
⒍ 由硬件支持的奇偶校验位发生和检验;
⒎ 数据溢出检测;
⒏ 帧错误检测;
⒐ 包括错误起使位的检测噪声滤波器和数字低通滤波器;
⒑ 三个完全独立的中断,TX发送完成、TX发送数据寄存器空、RX接收完成;
⒒ 支持多机通信模式;
⒓ 支持倍速异步通信模式。
结构组成
USART收发模块一般分为三大部分:时钟发生器、数据发送器和接收器。控制寄存器为所有的模块共享。
时钟发生器由同步逻辑电路(在同步从模式下由外部时钟输入驱动)和波特率发生器组成。发送时钟引脚XCK仅用于同步发送模式下,
发送器部分由一个单独的写入缓冲器(发送UDR)、一个串行移位寄存器、校验位发生器和用于处理不同桢结构的控制逻辑电路构成。使用写入缓冲器,实现了连续发送多帧数据无延时的通信。
接收器是USART模块最复杂的部分,最主要的是时钟和数据接收单元。数据接收单元用作异步数据的接收。除了接收单元,接收器还包括校验位校验器、控制逻辑、移位寄存器和两级接收缓冲器(接收UDR)。接收器支持与发送器相同的桢结构,同时支持桢错误、数据溢出和校验错误的检测。
与UART兼容性
AVR USART 和AVR UART 兼容性 USART 在如下方面与AVR UART 完全兼容:
• 所有USART 寄存器的位定义。
• 波特率发生器。
• 发送器操作。
• 发送缓冲器的功能。
• 接收器操作。
然而,接收器缓冲器有两个方面的改进,在某些特殊情况下会影响兼容性:
• 增加了一个缓冲器。两个缓冲器的操作好象是一个循环的FIFO。因此对于每个接收到的数据只能读一次!更重要的是错误标志FE 和DOR,以及第9 个数据位RXB8与数据一起存放于接收缓冲器。因此必须在读取UDR 寄存器之前访问状态标志位。否则将丢失错误状态。
• 接收移位寄存器可以作为第三级缓冲。在两个缓冲器都没有空的时候,数据可以保存于串行移位寄存器之中( 参见 Figure 61),直到检测到新的起始位。从而增强了 USART 抵抗数据过速(DOR) 的能力。
下面的控制位的名称做了改动,但其功能和在寄存器中的位置并没有改变:
• CHR9改为UCSZ2。
• OR改为DOR。
时钟产生时钟产生逻辑为发送器和接收器产生基础时钟。USART 支持4 种模式的时钟: 正常的异步模式,倍速的异步模式,主机同步模式,以及从机同步模式。USART 控制位UMSEL和状态寄存器C (UCSRC) 用于选择异步模式和同步模式。倍速模式( 只适用于异步模式) 受控于UCSRA 寄存器的U2X。使用同步模式 (UMSEL = 1) 时,XCK 的数据方向寄存器 (DDR_XCK)决定时钟源是由内部产生(主机模式)还是由外部生产(从机模式)。仅在同步模式下XCK 有效。
片内时钟产生-波特率发生器内部时钟用于异步模式与同步主机模式。
USART 的波特率寄存器UBRR 和降序计数器相连接,一起构成可编程的预分频器或波特率发生器。降序计数器对系统时钟计数,当其计数到零或UBRRL 寄存器被写时,会自动装入UBRR 寄存器的值。当计数到零时产生一个时钟,该时钟作为波特率发生器的输出时钟,输出时钟的频率为fosc/(UBRR+1)。发生器对波特率发生器的输出时钟进行2、8或16 的分频,具体情况取决于工作模式。波特率发生器的输出被直接用于接收器与数据恢复单元。数据恢复单元使用了一个有2、8或16个状态的状态机,具体状态数由UMSEL、U2X 与 DDR_XCK 滑精病位设定的工作模式决定。