前言
6 a# S- U/ h$ L. o+ ?& e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。
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8 A* m( B- o4 y: K8 l! g
一、通信接口背景知识
& M3 }) W$ |* W8 s  z* O! l1. 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：
% b+ ~- j+ C" z5 m

; N9 _1 \  z7 G: |* n( L并行通信
   -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


串行通信
, o1 Y5 f+ D8 X# s$ S( C1 h   -传输原理：数据按位顺序传输。
1 G2 g( `. d$ j, p1 d7 H5 Q   -优点：占用引脚资源少
   -缺点：速度相对较慢
& h# i. \8 m: @! A6 h  n6 ]

4 ^2 f  R( G0 H8 C% _. ^2. 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：

. w' L0 y2 D$ O& r* O
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；
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。

, _* v5 v' |8 {; i3 F
为了清晰的表述这三种传输方向上的区别，我们看下图：
6 j1 W4 A4 [7 P8 D% c+ @9 L
) X2 G( t! v: |, K9 R; Z

! Y" C! P3 {/ i2 [5 W/ ~5 T
（a)单工通信        （b)半双工通信        （c)全双工通信
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。
! P6 [  g- U/ ]) `* h: {同步通信指的是带有时钟同步信号，比如：SPI通信、IIC通信；
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。
  P6 d$ w( s$ W* ]5 K我们以下面的表格来详细对比串行通信接口
! M: a' L5 m, E4 l0 ^7 |: o

6 J0 @/ `5 R* j3 P

' n6 Y: X+ D, Z6 Q# H 二、STM32的串口通信基础
1. 串口通信接口
' m' ^0 e' d. ?9 D/ sSTM32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：

0 ^+ @" z5 `7 C5 A8 m- v
* S3 Z5 D6 c4 }4 D) g, p& p# y/ w$ u$ k
! n4 k/ n# L# E

9 b( h6 ~/ B4 J* ^+ V
; ~0 w' h: L7 e7 B/ E; \+ o% T 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。

- p8 i) ^8 f3 G$ f' a
. b( `" \' s+ s7 f. c9 H: c! Y5 T& o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

) ^7 a6 a& x2 T/ n
( ^4 i. F" t: Y0 b) E

+ o  q& z5 d5 j+ Y
9 w* E. \; ~" @* ~2 \( W 查阅官方手册，UART异步通信方式的特点如下：
" e, e) d% {" L  r0 @全双工异步通信。
1 Q7 T/ |1 ?* B) K+ E分数波特率发生器系统，提供精确的波特率。发送和接受共用的可编程波特率，最高可达4.5Mbits/s
# |9 Y- Q& p$ x. ]8 _2 q: v可编程的数据字长度（8位或者9位）；
. T( [  U5 P: j$ x$ R9 L可配置的停止位（支持1或者2位停止位）；
可配置的使用DMA多缓冲器通信。
, K1 Z) \) b  E. e: r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
多个带标志的中断源。触发中断。
7 N1 {& I. y. g- P% s% ]% |9 e( W其他：校验控制，四个错误检测标志。
% W5 T0 F# z5 V  Z$ t
+ d  [- b6 l4 `0 H0 k; F
( Q6 D* ?& O# F/ D' @* j2. 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：

& P+ Z, C8 R0 B  ~
( F2 X$ F7 Z( G
9 s/ N; r. K/ s

3 r2 J4 i9 m0 ^& t) c! `# v' b 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。

0 i- u3 v0 Q4 k8 P
& k" `) z0 E2 e3. 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：
8 ~! B: x8 U( x- }2 X' \; ~USART_SR状态寄存器
& Z) R# Y* ]( C" ~* x, Q, iUSART_DR数据寄存器
USART_BRR波特率寄存器

  h! N4 p  \4 Q9 r* U) {
/ h" |+ [) W  {下面是来自中文参考手册的部分截图介绍：


* v, O" ?, m; g' m% I
0 u( d7 Q/ W$ s4 R+ N1 U( P0 ~

2 a, w% [9 A4 g! X( n
2 [1 r. }4 n3 h& c+ b# b8 r
7 o/ O( h: O% |: t1 H* c  Y
+ H' N7 n. v7 ?  r3 H0 o
" U% f- q$ v- @3 G/ p/ k" l7 e
* i. p" ~, h$ D) k% A4 J. @* D
' X! T' w0 l" H5 j( p! s# M6 Z
* `* v" M; L9 }3 O2 g0 W. Y


, L4 z* J& k) a5 A, m( i8 |3 R0 q& k& f
# S6 E0 k$ T" y+ z
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。


2 w8 X# d8 q# R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。
6 O, w; T' q: r
% r6 S5 g3 e% [3 U$ P
4. 波特率计算方法

. ^3 B2 U, h, a
3 @: l# _& l% }( i' `) x8 @8 ~, T
' M' ^9 G' m/ h

3 _% k( P2 `0 g: X, E


5 G4 |+ J9 l# I  z9 L 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）。
6 D& l/ ^+ K: {! X+ g$ c$ R4 n2 G# n
& Q2 \- ~& A! t: u7 F: }% v  V0 P
8 y0 R+ F* m5 S. q7 @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();
- f% H1 }. U9 ~, S0 Q, s5 f串口复位:USART_DeInit(); 这一步不是必须的
3 c, O1 c" D2 |% k: jGPIO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）
4 o- z( C+ h# Y6 C2 j& z% g& s8 O串口参数初始化：USART_Init();
$ P! {( S' b9 v# E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();
; u1 O/ x! W$ u' E使能串口:USART_Cmd();
; M/ s% M1 _8 O- i" a编写中断处理函数：USARTx_IRQHandler();
% J9 p  F* J! R9 q$ H  {4 e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：
# f3 x8 \3 h& t+ Z. r$ iFlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
3 E  G0 }; V. F: J
4 w  y6 Q& t7 ^0 J8 T6 b; S, \
$ t, P4 m. Q$ `8 |; k6 xvoid USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
( ^  d* a6 I1 p; Z) h8 m4 _2 v3 H% q9 i————————————————
, n+ Y' m9 P6 O  C- ^, c( R8 [  u版权声明：KevinFlyn
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