前言
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。
; {5 N  H2 V  C6 m3 C& R
一、通信接口背景知识
4 s6 w/ u5 ~, y( s% n( ]# i1. 并行通信和串行通信
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：

1 ?+ D# `  u4 {+ b5 v$ c并行通信
4 p  x  P5 h1 ?* @$ A2 I   -传输原理：数据各个位同时传输。
9 o& `. u: `9 W
/ s  H- d# u8 ?$ Y; f   -优点：速度快

9 S. b1 C( o" H  x! S   -缺点：占用引脚资源多
; @0 @1 A! ~4 ]9 z7 T0 F1 e5 F
串行通信
% c" |% w% u8 n/ ^+ I   -传输原理：数据按位顺序传输。
3 u$ z1 l  ?+ p9 b& P
6 P8 z4 ]5 F9 G2 v% y6 C   -优点：占用引脚资源少
4 h/ I4 E9 K6 V% S/ i
- d/ {  M& b9 c) r1 M0 R2 l   -缺点：速度相对较慢

3 w7 T6 K7 Y, w" P- W2. 串行通信的分类
  N9 E0 x( E& |# J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：
7 N9 ^+ m# N' M& G( _
! P6 v* Z* ]) p9 _0 Y6 f单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输
' d  V0 `# J% W% d: N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；
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。
: w6 R$ B# s  K7 z8 H为了清晰的表述这三种传输方向上的区别，我们看下图：
; k3 `8 R: N( s& S( m+ o
7 l/ e/ m6 B0 V& m4 x( R' b

（a)单工通信        （b)半双工通信        （c)全双工通信
) |! D" V: M3 [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。

2 v% F" I7 R: D/ Z8 q! X同步通信指的是带有时钟同步信号，比如：SPI通信、IIC通信；
" [) n9 u+ j! e- z7 H; |$ T
+ t% N) j" |5 R* @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。
0 k/ \/ }( y" N  \7 i6 I2 B
我们以下面的表格来详细对比串行通信接口
2 z3 d  [! G, p& J: C$ w9 k
' w2 w$ j2 S6 f2 s5 e3 U
6 U  Q0 z) ~, @4 X* N
; h& A& Y$ N6 R6 U$ i$ ^- d. Q 二、STM32的串口通信基础
1. 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

0 y0 F0 [; k# U) ~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：
) A/ ]6 {6 w7 c+ f5 s0 }7 P
7 `( p% F7 D& F' `

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。

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

) j$ v2 h0 H8 A5 p0 K8 A$ h

查阅官方手册，UART异步通信方式的特点如下：
6 E! Q3 z* k8 q
8 R1 x- n  \* ^( n) b  I全双工异步通信。
8 W2 _- l& j$ i! Z$ I5 J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
9 G9 X! u# d( l; M; y& |可编程的数据字长度（8位或者9位）；
0 ^- W+ c/ H' H1 x- y+ O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。
: ?! j) d5 t. I! b; _# A9 P5 }单独的发送器和接收器使能位。
检测标志：① 接受缓冲器  ②发送缓冲器空 ③传输结束标志
" |; E8 T4 x) I8 J! C7 j多个带标志的中断源。触发中断。
! @) p" i6 Z) l其他：校验控制，四个错误检测标志。
. y& R$ J1 N8 L5 o  u- T" y2. 串口通信框图
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：
9 N2 c$ D, f& ~9 D


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。

( J( a3 D  P( a9 n9 Y( t9 ], t3. 串口通信相关寄存器
2 W& p3 @6 g) n8 aSTM32串口通信的相关寄存器共有3个，分别是：

USART_SR状态寄存器
USART_DR数据寄存器
- v# \+ ]* B4 a) n$ j* C6 n" PUSART_BRR波特率寄存器
6 O2 Q$ p2 O6 I4 o9 T3 G* S  ~+ _下面是来自中文参考手册的部分截图介绍：
" ]" n5 z. p9 x! k( i9 D% D4 Y
, N, n9 b" j" \; u, {/ W. H, T/ x2 j


" C" v3 o$ N3 C$ Q  c
& H/ `1 X& U$ E
, S/ `: k. N, F6 |! i
7 ?$ v& u6 k8 [5 S1 L
3 |% O8 U: l4 }* R( t
0 J1 }6 U6 ~4 u( B3 Q0 r0 O
2 c: U7 J+ g6 v. J( U
( e1 k' k$ C  Y$ O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。
7 Z& ^( o( `" V2 O, N7 ~: R* R/ p
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。

4. 波特率计算方法





1 y! F, j0 }" y& T 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）。
( A& \: n# g$ p* C
/ S& ~' S" c- \' M三、库函数配置
1. 串口配置一般步骤
串口时钟使能，GPIO时钟使能:RCC_APB2PeriphClockCmd();
# X- O" h8 y# }' V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）
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();
使能串口:USART_Cmd();
编写中断处理函数：USARTx_IRQHandler();
! q# S. Y. H; ~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
# S4 U+ {/ Z& L! Q9 {/ d串口传输状态获取：
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
% v( o; b. M% ^; |* P& t% m9 k
# i5 x* z9 u# h$ Y2 L9 Y5 Dvoid USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

总结
/ z. C4 B+ `, @! @这就是关于STM32的串口通信基本知识的介绍，学好这部分知识是日后深入学习STM32的基础，STM32虽然有很多串口，但是具体来说它们的配置过程基本上都是一样的，只不过是引脚不一样而已，希望大家反复学习这部分知识，做到掌握，这是日后深入学习STM32的基础。
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