stm32标准库学习笔记-串口通信

通信的种类

处理器与外部设备之间的通信方式有两种：    串行通信             并行通信       

串行通信

传输原理：数据按位依次顺序传输（每一位都占据固定的时间长度）

优点：节约引脚资源（最少一根线）、传输成本低、传输距离远

缺点：传输速度慢

应用领域：一般用于工控设备、测量设备、少部分通信设备  USB  COM口

并行通信

传输原理：数据各个位同时进行传输（以字节或字节的倍数进行传输）

优点：传输速度快

缺点：占用引脚资源、传输成本高、传输距离近、抗干扰能力弱（串扰）

应用领域：一般大量数据传输，并且传输距离较近  如计算机总线

串行通信的分类

按照数据的传送方向

单工         ：数据只允许在一个方向上传输    如收音机、无线电台

半双工     ：数据允许在两个方向上传输，但是同一时刻只允许在一个方向上传输  如对讲机

全双工     ：数据允许同时在两个方向上传输，可以理解为两个单工通信的结合  如移动电话

按照数据的同步方式

同步通信：带时钟同步信号，如IIC接口或者SPI接口都属于同步通信，要求通信双方必须使用同一个时钟，相当于发送数据的同时接收数据，同步通信属于连续串行传输数据，一次只传输一帧数据，相比于异步通信而言，传输效率更高，缺点是时钟必须一致。

异步通信：不带时钟同步信号，如UART接口属于异步通信，要求通信双方具有发送端和接收端，由于不要求时钟同步，所以在通信的时候，通信双方必须提前约定好通信格式（字符格式）以及通信速率，异步通信以字符为单位进行传输，在传输一个字符的时候会添加起始位和停止位，通过起始位以及停止位来达到同步的功能。

 

串行接口的意义

串口是把数据按位顺序传输，但是计算机在通信的时候采用的并行通信的方式，在硬件设备与计算机进行通信的时候涉及到串转并、并转串，实现方式有两种：软件实现+硬件实现，如果采用软件实现会增加CPU的负担，一般都是采用硬件实现（增加串口）。

一般串口分为9针串口（DB-9）以及25针串口（DB-25），现在一般都是采用DB-9串口通信，分别分为公头和母头。

可以看到，一般9针串口在通信的时候，只会用到3个引脚（TXD、RXD、GND），其他的引脚一般用于握手。

硬件设备和计算机在通信的时候，需要用到电气转换芯片（如MAX232），因为硬件平台一般采用TTL电平信号（采用正逻辑电平，+5V等价于逻辑1，0V等价于逻辑0），但是计算机采用RS232电平信号（采用负逻辑电平，-15V~-3V 表示逻辑1，+3V~+15V 表示逻辑0）。

开发平台和计算机的接口说明

一般现在的计算机（笔记本电脑）和硬件设备（STM32）都不集成DB-9或者DB-25接口，提供了另外的一种方案来实现数据交互，就是利用USB口和板子的串口（4针的拓展串口）进行通信（利用USB转串口），就必须在STM32开发板集成USB转串口芯片（CH340）。

串口通信的参数

USART或者UART都是全双工异步通信，由于不需要时钟同步，所以就必须要求通信双方要约定字符格式和通信速率。

字符格式

字符格式一般都是采用字符帧的形式进行传输，字符帧由起始位、数据位、校验位、停止位组成。具体的说明可以参考STM32中文参考手册的26.3.1章节。

起始位

指的是一帧数据的开始   规定为1bit的低电平

 

数据位

指的是有效的信息，可以为7bit（标准ASCII码）或者8bit（拓展ASCII码）

 

校验位

指的是对于数据位的简单校验，可以确保数据正常发送，也可以避免噪声的影响，校验分为奇校验、偶校验，校验位也只占1bit。一般不使用校验位。

 

停止位

指的是一帧数据传输完成   停止位一般选择1bit，规定为高电平

通信速率

通信速率指的是单位时间内传输的有效的二进制数的个数，也被称为波特率，单位为bps。常用的波特率有9600bps、115200bps。 可以根据实际需求进行修改。

举例：一般采用的波特率是9600bps，字符格式选择8bit数据位、无校验、1bit停止位，然后再加上1bit的起始位，所以一帧字符占10bit，所以单位时间可以传输960帧。

串口通信的流程

对于STM32F407芯片而言，一共提供了6个串口，包括4个USART和2个UART，USART指的是通用同步异步收发器，而UART指的是通用异步收发器，相比于USART而言，UART裁剪掉同步功能，一般平时在使用串口的时候都是使用异步通信。

通过USART初始化结构体设置串口通信的字符格式以及通信速率 

1. USART_BaudRate             指的是波特率           常用9600bps  115200bps
2. USART_WordLength         指的是数据位            常用8bit   低位先出

     3. USART_StopBits                指的是停止位         常用1bit

     4.USART_Parity           指的是校验位         常用无校验

     5.USART_Mode           指的是串口模式 常用收发模式  USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx

     6.USART_HardwareFlowControl         指的是硬件流控制   常用无

编写中断服务函数

一般需要提前设置好串口中断的触发条件，一般触发条件都会设置为接收到数据就发生中断。

ST公司提供了一个函数可以设置串口中断源，调用USART_ITConfig()函数

一般在中断服务函数中需要检测中断是否发生（检测中断状态）以及清除中断状态即可。

发送数据

接收数据

需要在中断服务函数中调用该函数来接收数据