STM32F407_串口通信的实现

上篇文章（串口通信简介-优快云博客）重点叙述了串口通信的通信协议，本文将重点叙述利用STM32F407单片机实现串口通信。（#注意：本文是基于HAL库的实现方式）

一、STM32F407串口简介

STM32F4 的串口分为两种：

①USART（即通用同步异步收发器）；

②UART（即通用异步收发 器）；

UART 是在 USART 基础上裁剪掉了同步通信功能，只剩下异步通信功能。简单区分同步和异步就是看通信时需不需要对外提供时钟输出，我们平时用串口通信基本都是异步通信。

STM32F4 有 4 个 USART 和 2 个 UART，其中 USART1 和 USART6 的时钟源来于 APB2 时钟，其最大频率为84MHz，其他4个串口的时钟源可以来于APB1时钟，其最大频率为42MHz。

二、USART结构图

① USART 信号引脚

TX：发送数据输出引脚；

RX：接收数据输入引脚；

SCLK：发送器时钟输出，适用于同步传输；

SW_RX：数据接收引脚，属于内部引脚，用于智能卡模式；

IrDA_RDI：IrDA 模式下的数据输入；

IrDA_TDO：IrDA 模式下的数据输出；

nRTS：发送请求，若是低电平，表示 USART 准备好接收数据；

nCTS：清除发送，若是高电平，在当前数据传输结束时阻断下一次的数据发送；

② 数据寄存器

USART_DR 包含了已发送或已接收的数据。由于它本身就是两个寄存器组成的，一个专门给发送用的（TDR），一个专门给接收用的（RDR），因此该寄存器具备读和写的功能。TDR 寄存器提供了内部总线和输出移位寄存器之间的并行接口。RDR 寄存器提供了内部总线和输入移位寄存器之间的并行接口。

当进行数据发送时，向 USART_DR 中写入的数据会自动存储在 TDR 内；当进行数据读取时，从 USART_DR 读数据会自动提取 RDR 的数据。

USART 数据寄存器（USART_DR）低 9 位数据有效，其他数据位保留。USART_DR 的第 9 位数据是否有效跟 USART_CR1 的 M 位设置有关，当 M 位为 0 时，表示 8 位数据字长；当 M 位 为 1 时，表示 9 位数据字长，一般使用 8 位数据字长。

当使能校验位（USART_CR1 中 PCE 位被置位）进行发送时，写到 MSB 的值（根据数据的长度不同，MSB 是第 7 位或者第 8 位）会被后来的校验位取代。

③ 控制器

USART 有专门控制发送的发送器，控制接收的接收器，还有唤醒单元、中断控制等等

④ 时钟与波特率

这部分的主要功能就是为 USART 提供时钟以及配置波特率。

波特率，即每秒钟传输的码元个数，在二进制系统中（串口的数据帧就是二进制的形式）， 波特率与波特率的数值相等，所以我们今后在把串口波特率理解为每秒钟传输的二进制位数。

波特率通过以下公式得出：

“fck ”是串口的时钟，（USART2\3 和 UART4\5 的时钟源为 PCLK1，USART1\6 的时钟源为 PCLK2）；

“USARTDIV”是一个无符号的定点数，存放在波特率寄存器（USART_BRR）的低 16 位，DIV_Mantissa[11:0]存放的是 USARTDIV 的整数部分，DIV_Fractionp[3:0]存放的是 USARTDIV 的小数部分；

例如：当串口 1 需要设置 115200 的波特率，且此时fck = 84MHz时，那么根据上式可得：