STM32串口学习总结及USART应用指南

1.基本概念

通信：是指将一个设备的数据发送到另一个设备。

通信协议：制定专门的通信规则，通信双方按照协议规则来进行数据的收发。

常见的通信协议：USART、IIC、SPI、USB、CAN

USART全称为通用同步异步收发器。USART通信也称串口通信。一般使用的是串口异步通信，同步工作只在与其他通信协调时使用（新手一般用不到），所以也叫UART。

全双工：串口通信是有TX，RX两个引脚，表示发送数据和接收数据，所以它是全双工。

异步：使用串口通信时，因为没有时钟信号线，工作频率不一样，为异步工作，所以两个设备使用串口通信时，需求相互规定一下频率（也叫波特率），这样才能进行数据的收发。

2.USART硬件电路

串口相互时的电路连接为：

注意事项：

串口通信时，设备双方的TX与RX要交叉连接。

串口为单端信号通信，指的是VCC与地端参考值来判断电平信号，所以设备双方需要共地，也就是把GND连接起来，这样VCC与GND的差值比较才有意义。

保证相同的电平标准：若电平标准不一样，需要加电平转换芯片。一般从控制器出来的信号为TTL电平。

2.1USART基本结构

收发数据时：发送移位寄存器往TX引脚移位。接收移位寄存器从RX引脚移位。

下图为STM32参考手册中的USART基本结构图

下图为简便理解型结构图

2.2STM32—USART引脚图

2.3串口转换

（这里讲一下串口的应用，便于理解）

下图是三种串口的转换电路：第一个为：USB与串口的通信。第二个为：串口与IIC的通信。第三个为：蓝牙与串口的通信。

下图为USB转串口的电路图，所用的为CH340串口转换芯片。从USB的引脚与CH340芯片的引脚相连，CH340芯片再与串口的引脚相连，从TXD与RXD引脚中完成数据的传输。

3.串口参数

3.1波特率

串口是异步通信，使用需要规定设备双方的波特率，保持一致，才能进行通信。

波特率是指每秒钟传送二进制数码的位数，以bit/s（bps）为单位。
⚫ 常用的波特率有： 9600、 19200、 38400、 57600和115200；
⚫ 波特率为115200， 表示每秒传输115200位，且每一位数据在数据线上持续时间为Tbit = 1/115200 ≈ 8.68us。

3.2起始位与停止位

起始位：标志着一个数据帧的开始，固定为低电平。一般空闲位为高电平，需要起始位为低电平产生一个下降沿，打破空闲位，表示开始进行数据的传输。

停止位：用于数据的间隔，固定为高电平。一个数据的结束，需要停止位为高电平，回到空闲位。停止信号可由 0.5、 1、 1.5 或 2 个逻辑 1 的数据位表示，只要双方约定一致即可。

3.3数据位

数据位：数据帧的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行。有效数据的长度常被约定为 5、 6、 7 或 8 位长。

3.4校验位

校验位：分为三种。无校验；奇校验（置0/1，使九位数据包含奇数个1）；偶校验（置0/1，使九位数据包含偶数个1）。

3.5时序图

配合波特率，一位的起始位，8位的数据包，一位的校验位（无校验则么有），一位的停止位（可配置0.5/1.5/2）。

4、STM32软件程序配置

1.时钟配置： 配置UART 外设所需的时钟。这可能涉及设置外设时钟源、时钟分频等。

2.引脚配置: 配置 UART 外设的引脚，包括设置引脚为输入或输出、选择引脚复用功能等。

3.中断配置: 配置与UART 相关的中断，包括中断优先级、使能中断等。

4.1数据发送

首先初始化，开启时钟，引脚配置，（只发送的话不需要中断配置），使能

初始化完成后，调用函数发送数据。使用时，在主函数调用封装的函数即可。

4.2数据发送+接收

接收数据时，进行中断配置，需要进行中断查询，首先开启中断，开启某个（RXNE）标志位到NVIC的输出，然后再配置NVIC。一但RXNE置1后，就会向NVIC申请中断，之后就可以在中断函数里接收数据。

中断函数在启动文件里找，函数中，先判断标准位，如果RXNE置1，就下一步，然后就可以读取数据。

参考：

STM32入门教程-2023版 细致讲解 中文字幕

常见的通讯协议总结（USART、IIC、SPI、485、CAN）