STM32常用协议之串口通信详解

本文深入探讨了串行通信的基础概念,包括串行/并行、单工/半双工/全双工以及同步/异步通信的区别。详细介绍了UART协议的帧格式、波特率和硬件层,同时分析了RS232和RS485协议的特性。通过实验展示了UART串口中断的实现流程,并使用示波器和逻辑分析仪验证了通信的正确性,强调了波特率匹配和抗干扰能力的重要性。

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前言

STM32常用协议系列文章


串口逻辑框图


一、相关理论概念

1.1 通信基本概念

1.1.1 串行/并行

通过数据传送的方式,可将通信的方式分为串行通信和并行通信两种。


串行通信与并行通信示意图
传输方式示意图


串行通信 并行通信
定义 利用单一传输线,按数据位形式一位一位地传输数据 利用多条传输线,将数据的各位同时传送
传输方式 传输一个字节(8个位)的数据时,串口将这8个位进行排队,然后逐个地在一条连接线上进行传输 传输一个字节时(8个位)的数据时,并口将这8个位一字排开,分别在8条连接线上同时传输
比喻 串行通信就像单车道公路,同一时刻只能传输一位数据 并行通信就像多车道公路,同一时刻可传输多位数据
特点 硬件资源耗费少、成本低、抗干扰能力强和传输距离远的优点,但存在传输速度慢的缺点 有着传输速度快的优点,但存在硬件资源耗费高、成本高、抗干扰能力弱和传输距离近的缺点

1.1.2 单工/半双工/全双工

在这里插入图片描述

通信方式 说明
全双工 在同一时刻,两个设备之间可以同时收发数据
半双工 两个设备之间可以收发数据,但不能在同一时刻进行
单工 在任何时刻都只能进行一个方向的通信,即一个固定为发送设备,另一个固定为接收设备

1.1.3 同步/异步通信

根据通信中的数据同步方式,又分为同步和异步两种,可以根据通信过程中是否使用时钟信号进行简单的划分。

同步通信:
在这里插入图片描述
在同步通信中,收发设备双方会使用一根信号表示时钟信号,在时钟信号的驱动下,双方进行协调,同步数据。通信中通常双方会统一规定在时钟信号的上升沿或者下降沿对数据线进行采样。上图所示的就是在上升沿对数据线进行采样。

异步通信:

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