前言
$ d; s2 F: h& @! _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。

一、通信接口背景知识
8 T& r4 j: K3 y1. 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：
/ K3 L/ A) D* n5 }$ l( ], u3 i; U; G
并行通信
* S  I# G2 z, H+ J   -传输原理：数据各个位同时传输。

) q3 {+ C2 P  \0 ^   -优点：速度快
6 \* q0 r0 U' J( d8 z
+ V. ~5 [  u% F! y, _   -缺点：占用引脚资源多
! p4 P* J. ?6 Q$ z7 i
串行通信
2 O# s! ?- p* s3 |( c9 B   -传输原理：数据按位顺序传输。
) F4 b( N( {' W: ]) R6 C+ @5 u$ C
   -优点：占用引脚资源少

   -缺点：速度相对较慢

2. 串行通信的分类
0 v2 X8 j* e& B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：
# z- ~! Y% l/ Y: l$ v/ C' _7 u# e
$ J6 g! h* x! z8 l9 y单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输
3 I9 p  \9 J; C$ p2 M  c. w7 S# O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；
% S3 f& i( @3 n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。
% U6 I3 V* f' r  }0 F, x为了清晰的表述这三种传输方向上的区别，我们看下图：



（a)单工通信        （b)半双工通信        （c)全双工通信
' }- P3 Q) g7 r1 b& i1 F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。

( `+ Z1 v# {6 K1 t同步通信指的是带有时钟同步信号，比如：SPI通信、IIC通信；
- [8 M9 g6 [% l7 ]
( b- G; \$ r7 @7 {+ _1 g% R* X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。
, c5 X: d1 v7 B/ p
我们以下面的表格来详细对比串行通信接口
( a. a& n' U5 ^  [1 Z

2 }+ ?6 c5 c5 i7 r$ A  X7 A
二、STM32的串口通信基础
. P0 ~0 L+ F: [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

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：

& I2 B2 l: L% t8 c

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
4 \% t* q# v7 F. N9 t
" {0 L* G: v. o# I1 S
4 w% C* i: g6 a: q
9 D/ ~1 o5 q1 p4 L' E 查阅官方手册，UART异步通信方式的特点如下：
) r6 v- H8 G6 S- m$ @
& O9 H% X" @1 x4 O全双工异步通信。
0 F& H. D+ n! x" _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）；
7 S* v! U1 W; u8 o' t* s+ K0 @' @* ~可配置的停止位（支持1或者2位停止位）；
& v; B% c! g% E! D可配置的使用DMA多缓冲器通信。
+ ^8 d' {2 J% W* |6 l单独的发送器和接收器使能位。
8 U7 P7 A8 j6 C: C检测标志：① 接受缓冲器  ②发送缓冲器空 ③传输结束标志
1 {7 E9 f( u$ k# V/ V) G: \多个带标志的中断源。触发中断。
+ t/ w! U* }( q3 R. N4 i& {: N: L其他：校验控制，四个错误检测标志。
2. 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：
+ r( M5 K0 ?! w1 v


/ j- `' H$ T8 O! O% y' p 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。

* T  g! ^! r4 Q! U+ ?8 u6 }3. 串口通信相关寄存器
, f' e  Z# \, B* X0 U$ OSTM32串口通信的相关寄存器共有3个，分别是：
* B5 w( I' Y( b, U
USART_SR状态寄存器
USART_DR数据寄存器
! c- P* H: X: g# f- w# [: z! jUSART_BRR波特率寄存器
下面是来自中文参考手册的部分截图介绍：

" q/ ~5 x, c* m/ m/ a* U  x" o) F


5 S% y. w5 v  o, u) T8 ^6 G* E


% i# b9 O" A5 t9 E. g1 x
- C# z: Q% |8 w7 j! ]; d
% `" f; b" _1 y7 l6 l8 Y
* p7 p( R  h$ u/ a( E+ ]1 g! G
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。

6 b# u% }$ f2 e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。

) k) K0 h6 i" `) p2 o* i* e4. 波特率计算方法

! S# V; e8 \* Q" r& Q$ F8 I8 [$ P
( C4 p% R& [8 Z% I/ ^0 C4 E' Y
+ R7 G. J' S. m4 n
, j' h# ~( p; d9 }6 ?1 z4 R
" j/ O5 j) g7 _; H0 N* s7 Q* ^ 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）。
: c" k" ]  U9 y9 G
+ F4 R2 Y  {$ b) ?3 |$ p" |三、库函数配置
. K1 {$ h3 H5 J% c1. 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
0 s+ M! f; f4 M5 ~: WGPIO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）
9 d- c. ]3 K( M7 Q9 w, t串口参数初始化：USART_Init();
8 v6 f5 |* H2 z) [2 N: P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();
& D; ]: B: y1 n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
: P, h, E- \* Z4 b$ }/ O串口传输状态获取：
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
. q; h& `2 p- v( ^& u
5 T; f% O: a. l; {8 g8 Cvoid USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

总结
' ?% J; b6 H7 n) F5 K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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; h: e  }9 s, a8 p. Z& j8 ~7 I/ ]