STM32 串口通信基础知识

1、串口通信简介

通信接口的两种方式：

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
-传输原理：数据按位顺序传输。
-优点：占用引脚资源少
-缺点：速度相对较慢

目前使用最多的还是串行通信，即便速度相对较慢，所以下面都是讲解串行通信。

①串口通信分类：

串口通信按照数据传送方向，分为：

（1）单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输
（2）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
（3）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

②STM32的串行通信的方式

同步通信：带时钟同步信号传输。
异步通信：不带时钟同步信号。

注意：一般所说的串口是USART（通用同步异步收发器），同步异步都支持的。STM32F10x系列芯片，包含3个USART和2个UART

2、STM32的串口通信原理

串口通信是单片机最基本的功能，很多传感器模块与单片机的连接都会用到串口功能。串口通信，顾名思义就是将一整条的内容，切成一“串”个体来发送或接收。发送的核心思想是：将字符串中的一个字符写到一个寄存器中（此寄存器只能存一个字符）,写入后会自动通过串口发送，发送结束再写入下一个字符。接收时会直接装入单片机缓冲区的一个字符型数组中，由程序依次读这个数组。

上图是串口数据发送接收的过程做一个简单的图示。收发控制器根据寄存器配置，对数据存储转移部分的移位寄存器进行控制。当需要发送数据时，内核或DMA外设把数据从内存（变量）写入到发送数据寄存器TDR后，发送控制器将自动把数据从TDR加载到发送移位寄存器，然后通过串口线TX,把数据一位一位地发送出去，在数据从TDR转移到移位寄存器时，会产生发送寄存器TDR已空事件TXE,当数据从移位寄存器全部发送出去时，会产生数据发送完成事件TC,这些事件可以在状态寄存器中查询到。而接收数据则是一个逆过程，数据从串口线RX一位一位地输入到接收移位寄存器，然后自动地转移到接收数据寄存器RDR,最后用内核指令或DMA读取到内存（变量）中。发送完毕或者接收完毕都会有相应的状态或者事件，我们写代码时就可以通过这些事件来判断是否接收或者发送完毕，然后做出下一步。

3、常用的串口相关寄存器

①USART_SR状态寄存器
这个寄存器用到了10个位，也就代表有10中状态标志，每个标志都可以作为中断的标志位，库函数的定义如下：

#define USART_IT_PE             ((uint16_t)0x0028)
#define USART_IT_TXE            ((uint16_t)0x0727)
#define USART_IT_TC             ((uint16_t)0x0626)
#define USART_IT_RXNE           ((uint16_t)0x0525)
#define USART_IT_IDLE           ((uint16_t)0x0424)
#define USART_IT_LBD            ((uint16_t)0x0846)
#define USART_IT_CTS            ((uint16_t)0x096A)
#define USART_IT_ORE            ((uint16_t)0x0360)
#define USART_IT_NE             ((uint16_t)0x0260)
#define USART_IT_FE             ((uint16_t)0x0160)

②USART_DR数据寄存器
发送数据寄存器是TDR，接收数据寄存器是RDR，都只用了前8位，发送和接收用到以下两个函数：

void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);

4、串口配置的一般步骤

1. 串口时钟使能，GPIO时钟使能:RCC_APB2PeriphClockCmd();

2. GPIO端口模式设置:GPIO_Init(); 模式设置为GPIO_Mode_AF_PP

3. 串口参数初始化：USART_Init();

4. 开启中断并且初始化NVIC（如果需要开启中断才需要这个步骤）
   NVIC_Init();
   USART_ITConfig();

5. 使能串口:USART_Cmd();

6. 编写中断处理函数：USARTx_IRQHandler();

7. 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

8. 串口传输状态获取：
   FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
   void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

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