STM32F4系列USART如何配置波特率及中断接收？

Question

在STM32F4系列中配置USART的波特率及中断接收时，常见的问题是如何正确设置波特率寄存器（USART_BRR）以确保通信准确性。通常，开发者可能忽略系统时钟与期望波特率之间的精确计算关系，导致数据传输错误。例如，使用72MHz APB1时钟时，若目标波特率为115200，需根据公式计算USART_BRR值：USARTDIV = fCK / (16 × BaudRate)。此外，在配置中断接收时，忘记使能中断标志或未正确配置NVIC优先级，可能导致中断无法正常触发。这些问题可通过仔细检查波特率计算公式、确保正确配置USART_CR1寄存器中的RE和RIE位以及合理分配中断优先级来解决。如何准确计算波特率并正确配置中断是初学者需要重点掌握的内容。

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1. STM32F4系列USART波特率计算基础

在STM32F4系列微控制器中，配置USART的波特率是确保串行通信准确性的关键步骤。开发者需要根据系统时钟频率和目标波特率计算出正确的波特率寄存器（USART_BRR）值。

以72MHz APB1时钟为例，目标波特率为115200。波特率计算公式为：

USARTDIV = fCK / (16 × BaudRate)

将具体数值代入公式：

USARTDIV = 72000000 / (16 × 115200) ≈ 39.0625

其中，整数部分为39，小数部分为0.0625。接下来将该值写入USART_BRR寄存器：

• 整数部分直接写入DIV_Mantissa字段。
• 小数部分通过以下公式转换：DIV_Fraction = floor(0.0625 × 16) = 1，并写入DIV_Fraction字段。

最终，USART_BRR的值为：

(DIV_Mantissa << 4) | DIV_Fraction = (39 << 4) | 1 = 0x1E1

2. 中断接收配置常见问题分析

除了波特率计算外，中断接收功能的正确配置也是串口通信的关键。以下是常见的问题及解决方案：

1. 忘记使能中断标志： 在配置USART_CR1寄存器时，必须设置RE（接收使能）和RIE（接收中断使能）位。
2. NVIC优先级未正确配置： 如果NVIC优先级设置不当，可能导致中断无法及时响应。建议合理分配抢占优先级和子优先级。

以下是一个典型的配置代码示例：

// 配置USART_CR1寄存器
USART1->CR1 |= (USART_CR1_RE | USART_CR1_RIE);

// 配置NVIC优先级
NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, NVIC_EncodePriority(NVIC_GetPriorityGrouping(), 1, 0));
NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);

3. 流程图与配置检查清单

为了帮助开发者更好地理解配置流程，以下提供一个配置流程图以及检查清单：

graph TD;
            A[开始] --> B[确定系统时钟频率];
            B --> C{是否已计算波特率?};
            C --否--> D[使用公式计算USARTDIV];
            D --> E[写入USART_BRR寄存器];
            C --是--> F[检查USART_CR1寄存器];
            F --> G{是否已使能RE和RIE?};
            G --否--> H[设置RE和RIE位];
            H --> I[配置NVIC优先级];
            G --是--> I;
            I --> J[结束];

检查项	描述
波特率计算	确保根据系统时钟频率和目标波特率正确计算USARTDIV。
USART_CR1配置	确认RE和RIE位已被正确设置。
NVIC优先级配置	确保中断优先级符合应用需求。