Отличительные особенности

· Полнодуплексная работа (отдельные регистры у приемника и передатчика)

· Асинхронная или синхронная работа

· Синхронная передача, тактируемая ведущим или подчиненным устройством

· Улучшенный генератор скорости

· Поддержка посылок с 5, 6, 7, 8 или 9 битами данных и 1 или 2 стоп-битами

· Генерация и проверка паритета (четность/нечетность) на аппаратном уровне

· Обнаружение ошибок переполнения данных и ошибок в посылке

· Фильтрация шума, в т.ч. обнаружение ложного старт-бита и цифровой фильтр низких частот

· Отдельные прерывания по завершению передачи, по опустошению регистра данных передатчика и по завершению приема

· Режим мультипроцессорной связи

· Режим асинхронной связи с удвоенной скоростью

· Режим ведущего SPI с синхронной передачей данных по трем линиям

o Поддержка всех четырех режимов SPI (режим 0, 1, 2 и 3)

o Настройка передачи первым младшего или старшего бита данных

o Работа с очередями (двойная буферизация)

o Высокоскоростная работа (f_XCK.MAX = f_PER/2)

· Модуль IRCOM для IrDA-совместимой модуляции/демодуляции

Обзор

Модуль универсального синхронно-асинхронного последовательного приемника и передатчика (USART) - чрезвычайно гибкий модуль последовательной связи. Модуль USART поддерживает полнодуплексную синхронную или асинхронную передачу данных. USART может быть переведен в режим ведущего SPI-совместимого интерфейса.

Передача выполняется посылками, формат которых задается пользователем. Это позволяет добиться совместимости с различными стандартами. Модуль USART буферизован в обоих направлениях, что позволяет добиться непрерывности передачи данных без каких-либо пауз между посылками. Предусмотрены отдельные векторы прерываний по завершению приема и по завершению передачи, что позволяет реализовать управление связью полностью по прерываниям. Ошибки в посылке и переполнение буфера обнаруживаются на аппаратном уровне, о чем сигнализируют отдельные флаги статуса. Также поддерживается генерация и проверка паритета (четность или нечетность).

Функциональная схема модуля USART показана на рисунке 21.1. Его основными компонентами являются генератор синхронизации, передатчик и приемник (выделены пунктирной линией).

Рисунок 21.1. Функциональная схема модуля USART

Логика генерации синхронизации содержит дробный генератор скорости, позволяющий генерировать множество скоростей. В неё также входит логика синхронизации, связанная с внешним входом синхронизации работающего в синхронном режиме подчиненного устройства.

Передатчик состоит из одного буфера записи (DATA), сдвигового регистра, генератора паритета и логики управления, предназначенные для обработки посылок различного формата. Буфер записи позволяет непрерывно передавать данные без каких-либо задержек между посылками.

Приемник состоит из двухуровневого буфера (DATA) и сдвигового регистра. Для гарантирования надежности синхронизации и подавления шума во время асинхронного приема данных предусмотрены блоки восстановления данных и синхронизации. Кроме того, в приемник входят блоки обнаружения ошибок в посылке, переполнения буфера и паритета.

После перевода модуля USART в режим ведущего SPI-совместимого устройства, вся специфическая логика интерфейса USART отключается, а в работе остаются лишь буферы приема и передачи, сдвиговые регистры и генератор скорости. Управление выводами и генерация прерываний остаются идентичными в обоих режимах работы. Использование регистров тоже остается прежним в обоих режимах, но их функциональность отличается при определенных настройках.

Совместно с одним из USART может работать модуль IRCOM, предназначенный для IrDA 1.4-совместимой модуляции и демодуляции импульсов на скорости до 115.2 кбит/сек. Более детально о его работе см. в разделе 22 "Модуль инфракрасной связи IRCOM".

Модуль I2C

Для связи с интегральными схемами у МК STM32 имеется еще один специальный интерфейс - I²C. Интерфейс I²C может работать в ведущем или подчиненном режиме и поддерживает возможность арбитра шины, что необходимо в мультимастерных системах. Интерфейс I²C поддерживает оба скоростных режима шины: стандартный со скоростями до 100 кГц и быстродействующий со скоростями до 400 кГц.

Модуль I²C использует 7- и 10-битные режимы адресации. Модуль полностью реализует протокол передачи данных по шине и требует для управления только необходимой протоколу передачи информации. Модуль I²C может генерировать два прерывания: одно при обнаружении ошибок и другое для управления адресом связи и передаваемыми данными. Кроме того, блок ПДП предоставляет два канала, которые можно использовать для чтения из буфера передачи и записи данных в этот буфер. Таким образом, сразу после задания адреса и подлежащих передаче данных можно начать двунаправленную передачу данных полностью под аппаратным управлением.

Два модуля I²C дополнены возможностями, которые делают их совместимыми с шинами SMBus и PMBus. В них входит аппаратный блок коррекции ошибок

Благодаря поддержке всех перечисленных возможностей, модули I²C являются скоростными и эффективными шинными интерфейсами. Однако у них реализован ряд дополнительных возможностей, позволяющих расширить базовые функции шины I²C. В модуль I²C микроконтроллеров STM32 входит блок аппаратной проверки ошибок в пакете (блок PEC). После активизации, блок PEC будет генерировать байт с CRC-кодом для проверки ошибок.

Данный байт автоматически помещается в конец передаваемого потока данных. Блок PEC также имеет возможность проверки принятых данных на соответствие переданному байту защиты от ошибок.

Данный байт автоматически помещается в конец передаваемого потока данных. Блок PEC также имеет возможность проверки принятых данных на соответствие переданному байту защиты от ошибок.

Модуль I²C МК STM32 также поддерживает два дополнительных коммуникационных протокола: SMBus и PMBus. Протокол SMBus был предложен Intel в 1995 году для использования внутри ПК и серверов. Протоколом SMBus оговариваются требования к канальному слою, в т.ч. использование PEC и передача стандартизованных конфигурационных данных между BIOS компьютера и ИС различных производителей. Работая в режиме SMBus, модуль I²C, помимо PEC, поддерживает ряд других возможностей протокола SMBus. К их числу относятся протокол разрешения адреса SMN, протокол уведомления host-устройства и работа с сигналом SMBALERT. Протокол PMBus является разновидностью SMBus и предназначен для работы в системах электропитания. PMBus позволяет конфигурировать, программировать и контролировать в реальном времени системы электропитания.

Модуль АЦП

Модуль АЦП предназначен для преобразования аналоговых напряжений в цифровой код. АЦП обладает 12-битной разрешающей способностью и может выполнять преобразования на частоте до 2 МГц. На входе АЦП предусмотрен мультиплексор, который дает возможность оцифровывать несколько внутренних и внешних сигналов. Возможно измерение как несимметричных, так и дифференциальных сигналов. В дифференциальном режиме измерений доступен опциональный усилительный каскад, позволяющий расширить динамический диапазон. Результат преобразования АЦП может быть представлен в знаковом или беззнаковом формате.

АЦП выполнен по конвейерной архитектуре. Конвейерный АЦП состоит из нескольких следующих друг за другом ступеней. Каждая из ступеней отвечает за преобразование определенной части результата. Конвейерная архитектура позволяет добиться высокой частоты преобразования при относительно низкой частоте синхронизации и снимает ограничения на частоту преобразования, вызванные влиянием задержки распространения. Это также означает, что выборка нового аналогового напряжения и запуск нового преобразования АЦП могут быть выполнены еще во время выполнения текущих преобразований.

Запуск преобразования АЦП может быть инициирован либо программно, либо входящим событием любого другого УВВ. Предусмотрено четыре отдельных регистра результата с индивидуальным выбором входа (настройка мультиплексора), что упрощает работу с АЦП в применениях с отслеживанием данных. Каждая пара результата и настройки мультиплексора называется каналом АЦП. По завершении преобразования, может быть выполнена передача результата преобразования в память или УВВ посредством DMA.

Диапазон преобразования задается внутренним или внешним ИОН. В МК интегрирован достаточно высокоточный ИОН на напряжение 1.00 В. При его использовании диапазон преобразования лежит в пределах 0…1.0 В в беззнаковом режиме и -1.0…1.0В в знаковом дифференциальном режиме.

В МК также интегрирован датчик температуры, выходное напряжение которого может быть оцифровано АЦП. Кроме того, АЦП может оцифровать еще несколько внутренних сигналов: выход ЦАП, напряжение VCC/10 и напряжение бэндгап-элемента.