前言
( W  L' f$ H9 X6 P5 Y1 m众所周知，串口通信是MCU最基本的通信方式，对于STM32来说也是如此。本文重点讲述STM32单片机的串口通信，主要包括的内容是：通信基础知识、串口通信原理、USART有关寄存器和自定义编写串口通信函数。

' h; V+ P$ U7 ~
一、通信接口背景知识
1 E" d# c8 T* O9 w1 M7 k* |2 B; f1. 并行通信和串行通信
6 S' y- r+ f2 g4 A. V+ J& I所谓通信，其实说白了就是处理器与外部设备之间的交流，就像电脑连接键盘、鼠标或打印机之类。计算机领域的通信一般有两种方式，即并行通信和串行通信。这两种方式的优缺点对比如下：
' n0 J% c! B. G. |
, ^+ C1 d1 Z/ O4 {) m: x3 i* t
& Y$ p) Q8 E+ @- `2 ^3 g并行通信
4 Q( d3 f* c8 V5 b. H& o$ Y   -传输原理：数据各个位同时传输。
   -优点：速度快
   -缺点：占用引脚资源多
8 w% t& _% a- A  J% u, @3 L' j

( }$ |! x* o8 t8 w" [! C: O( P串行通信
   -传输原理：数据按位顺序传输。
   -优点：占用引脚资源少
% s% a) M9 M, T; S' O! K, c   -缺点：速度相对较慢


% I- L0 e$ C1 U5 @/ E: V8 n& G5 }% N2. 串行通信的分类
由于本文所讲的串口通信属于串行通信，所以就不对并行通信做过多的讲解了，下面是串行通信的分类，按照数据的传送方向可以分为：

( L& Z% U& C! W8 Z
. C5 T2 X2 C+ ^/ ~5 l7 P单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输
半双工：允许数据在两个方向上传输，但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信；
; Z9 M( S7 u& [全双工：允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。
" ~; u; ?7 J* H7 M9 W

为了清晰的表述这三种传输方向上的区别，我们看下图：

3 p5 Q: V3 b: J" c5 y; S, K+ \

3 x; d% Y) F) C
（a)单工通信        （b)半双工通信        （c)全双工通信
/ u' _; K6 l1 i; d% E另一种分类方式是根据通信是否有时钟信号来划分的，分为同步通信和异步通信。
0 v1 t7 l+ V* E同步通信指的是带有时钟同步信号，比如：SPI通信、IIC通信；
( U% }* u+ [, C9 [" J异步通信指的是不带时钟同步信号比如：UART（通用异步收发器），单总线。
我们以下面的表格来详细对比串行通信接口
$ f* c* u  z5 }) h4 K
& X$ E8 q: b: ~! s. S/ `+ {2 z


二、STM32的串口通信基础
7 ^+ n8 H5 r3 |% v1. 串口通信接口
STM32共有两种串口通信接口，分别是：UART通用异步收发器，USART：通用同步异步收发器
* _1 z) ]5 |. j1 G
7 b6 a4 v4 m" c2 p# R
对于大容量的STM32F10x系列芯片，包含3各USART和2个UART。UART异步通信的引脚连接方法如下：
6 H' s3 u+ p3 w& E6 w' z

' x+ H6 J- o1 W9 L( n, \; [
: p4 I# k3 \( z/ y


这里需要注意的是：TX引脚要连接另一个控制器的RX引脚，反之RX亦然。
6 P3 S; d, r( t1 {% f, Y: q" U
& q; v, ^9 M2 o+ C1 ]9 {! `
下图是STM32大容量芯片的5个串口对应的引脚号，可以通过中文参考手册查询
5 Y- z5 J0 b3 N. C6 \: P

9 H& p$ K7 W3 [, y1 C
  n1 f2 u; d- [0 r$ m* s
& |, i4 D' z3 ?" F6 e% d
查阅官方手册，UART异步通信方式的特点如下：
! s  F/ m9 M. z# _" O0 @, k- Y全双工异步通信。
分数波特率发生器系统，提供精确的波特率。发送和接受共用的可编程波特率，最高可达4.5Mbits/s
可编程的数据字长度（8位或者9位）；
$ Z% l. [" M: W5 H3 l+ P& L可配置的停止位（支持1或者2位停止位）；
可配置的使用DMA多缓冲器通信。
单独的发送器和接收器使能位。
  G! v+ T( t) K; f. e3 B" \检测标志：① 接受缓冲器  ②发送缓冲器空 ③传输结束标志
4 B4 m2 V( _. K3 k. ?4 C多个带标志的中断源。触发中断。
- `& f1 X: C- {  F% W其他：校验控制，四个错误检测标志。


- @4 B# Z. l6 n. Q2 V2. 串口通信框图
8 Y$ c8 j) ]) s学习STM32单片机的外设，最重要的是要理清楚它的框图，下图就是串口通信的框图：
# t4 l4 {' C; Q) j# o! f" Q


' Q( w4 |; z1 c0 n

1 n) F, r" C" t& @ 从这个框图可以看出，STM32的串口通信是由最下面的波特率控制部分产生波特率，给来自PCLK1/2的时钟做预分频，再经过1/16分频后传给发送/接收其控制，最后分别发送给发送移位寄存器和接收移位寄存器。这两个寄存器分别在发送数据寄存器（TDR）和接收数据寄存器（RDR）的控制下完成和外部之间的数据发送和接收。
  ^( ^9 h9 u9 X& ~% ^
$ k# o/ Q4 e# [5 b
3. 串口通信相关寄存器
STM32串口通信的相关寄存器共有3个，分别是：
USART_SR状态寄存器
, u; s: T$ }/ {4 ~2 g" k" ?USART_DR数据寄存器
/ ^. R0 n  f4 X* g5 SUSART_BRR波特率寄存器

9 L% M3 ~0 `% x
9 r- q* K2 n9 _0 m  T7 U下面是来自中文参考手册的部分截图介绍：

' b7 `* d# U* [) j/ m8 C  P7 m



3 Z" [3 S, r, Y5 R2 o& e



' T+ S9 y' |& U) D7 |, Y


3 J1 p: f! {' z* O' A
7 V7 S5 S/ L2 l( Z* \/ T" P
  R7 ]  y) Q+ o


2 o9 C+ q. }+ C0 S6 K( j还有一个寄存器是控制寄存器，用来存放串口的控制和中断相关配置位，这里不做展开了。
1 L" E( ~8 t- U) Z2 t" t6 f7 F
9 S+ j& @2 Z+ c$ g# Z+ c# w
建议大家在学习基础外设（GPIO、定时器、外部中断、串口通信等）的时候不仅可以熟悉库函数的编写过程，寄存器编程也同样重要，不一定要掌握，理解即可。读者不要被寄存器编程吓住了，其实串口的寄存器相对于GPIO是很少的，配置过程也比较简单。

3 q( `8 B% x) c1 x) |, R
4. 波特率计算方法

: i* N+ h$ v* p- i$ f* U  a0 `
$ Q& s' {" W' W! _
# j& ?" ~: T$ H
% g! F& V5 W9 {9 @

; u3 j: L% J, t4 [" }  F

这是官方文档的信息，波特率预分频器是分数预分频器，为什么小数部分要乘以16呢，大家可以理解位最后的小数是四位，四位二进制的1111正好就是16（15）。

2 @6 _# G4 w' g1 O7 [( g9 ~" ]
三、库函数配置
- m* c0 V/ D0 H- N1. 串口配置一般步骤
串口时钟使能，GPIO时钟使能:RCC_APB2PeriphClockCmd();
串口复位:USART_DeInit(); 这一步不是必须的
GPIO端口模式设置:GPIO_Init(); 模式设置为推挽复用以及浮空输入或者上拉输入（具体可参照中文参考手册）
& ^3 v/ z- W! d0 _) W串口参数初始化：USART_Init();
开启中断并且初始化NVIC（如果需要开启中断才需要这个） NVIC_Init();USART_ITConfig();
* K+ e# e4 @$ ~$ q. ~" i使能串口:USART_Cmd();
3 E& Z& u) }2 ]4 Z; t( ^编写中断处理函数：USARTx_IRQHandler();
串口数据收发：void USART_SendData();//发送数据到串口，DR uint16_t USART_ReceiveData();//接受数据，从DR读取接受到的数据
串口传输状态获取：
9 k2 c" i4 }, I0 m" AFlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);


void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
4 z$ J$ b) Y! t: r( ]# S: r————————————————
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