串行通信與并行通信

設(shè)備之間的通信方式可以分為串行通信和并行通信，這兩種通信方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。串行通信是將數(shù)據(jù)按位順序傳輸，這樣做的優(yōu)勢是占用的引腳資源少，對(duì)于引腳資源緊張的MCU來大有益處，但是由于每次只能傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)，造成了傳輸速度較慢的劣勢（相對(duì)并行傳輸）。并行通信就是數(shù)據(jù)的各個(gè)位同時(shí)傳輸，優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸快，缺點(diǎn)是占用引腳資源較多。

串行通信按照傳輸方向又分為單工、半雙工和全雙工。單工可以理解為只能向著一個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)，半雙工就是可以雙向傳輸，但每次只能有一個(gè)傳輸方向，全雙工就是既可以雙向傳輸，它又可以同時(shí)有兩個(gè)傳輸方向。按照通信方式又可以分為同步通信和異步通信；同步通信需要時(shí)鐘線（用作時(shí)鐘信號(hào)的同步）的參與，例如SPI和IIC通信接口，而異步通信就是不帶時(shí)鐘線的，例如UART和one-wire。

STM32提供了UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發(fā)器）和USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步異步收發(fā)器）兩種串口通信接口，用于實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。本文將介紹STM32串口通信的基礎(chǔ)知識(shí)，幫助讀者理解和掌握其基本原理和配置方法。

STM32串口通信

STM32的串口通信模塊主要包括UART和USART兩種接口。

UART是一種異步通信協(xié)議，它使用起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位來定義一個(gè)字符的傳輸格式。USART則是一種同步/異步通信協(xié)議，它支持全雙工通信，并具備更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更好的抗干擾能力。

在常見的STM32F103C8T6中，根據(jù)芯片手冊可以得知該型號(hào)具備3個(gè)USART，但也可以作為UART使用。UART引腳TXD為數(shù)據(jù)輸出引腳，RXD為數(shù)據(jù)輸入引腳，兩個(gè)設(shè)備之間的UART連接為TXD和RXD交叉連接，也需要將GND連接在一起。在需要將UART設(shè)備連接其他通信接口設(shè)備連接時(shí)，則需要電平轉(zhuǎn)換芯片，例如CH340（USB轉(zhuǎn)TTL）、MAX485（UART轉(zhuǎn)485）等。

STM32串口通信參數(shù)配置

在進(jìn)行STM32串口通信之前，需要對(duì)串口通信參數(shù)進(jìn)行配置。這些參數(shù)包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等。其中，波特率表示每秒鐘傳輸?shù)腷it，在STM32F103系列中，最高可達(dá)4.5Mbps；數(shù)據(jù)位表示每個(gè)字符的數(shù)據(jù)長度（8位或者9位），停止位用于表示字符的結(jié)束（1bit或者2bit），校驗(yàn)位用于檢查數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性（無校驗(yàn)、奇校驗(yàn)或者偶校驗(yàn)）。在STM32中，這些參數(shù)可以通過配置相應(yīng)的寄存器來實(shí)現(xiàn)。例如，通過配置USART_BRR寄存器可以設(shè)置波特率，通過配置USART_CR1和USART_CR2寄存器可以設(shè)置數(shù)據(jù)位、停止位和校驗(yàn)位等參數(shù)。

STM32串口通信編程實(shí)現(xiàn)

在進(jìn)行STM32串口通信編程時(shí)，需要使用HAL庫或標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫等提供的API函數(shù)來配置串口通信參數(shù)和發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。以下是一個(gè)簡單的串口通信編程示例：

初始化串口通信參數(shù)：使用HAL庫或標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫提供的函數(shù)配置串口通信參數(shù)，如波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗(yàn)位等。

發(fā)送數(shù)據(jù)：使用HAL庫或標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫提供的發(fā)送函數(shù)將數(shù)據(jù)寫入串口發(fā)送緩沖區(qū)，然后等待數(shù)據(jù)發(fā)送完成。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需要注意數(shù)據(jù)的長度和格式，以確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。

接收數(shù)據(jù)：使用HAL庫或標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫提供的接收函數(shù)從串口接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，需要判斷接收緩沖區(qū)是否有數(shù)據(jù)可讀，并讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)長度和格式。

錯(cuò)誤處理：在串口通信過程中，可能會(huì)出現(xiàn)各種錯(cuò)誤情況，如發(fā)送超時(shí)、接收溢出等。在編程時(shí)，需要添加相應(yīng)的錯(cuò)誤處理代碼，以處理這些異常情況。

STM32串口通信編程示例

以HAL庫，基于STM32CubeMX配置軟件，示例一個(gè)簡單的STM32串口例程。

1.創(chuàng)建CUBE工程：File->New Projiect

2.型號(hào)選擇

3.時(shí)鐘RCC配置和SYS配置

4.UART參數(shù)配置

5.時(shí)鐘樹配置

6.工程管理

7.程序修改

Main函數(shù)修改如下：

int main(void){
/* USER CODE BEGIN 1 */ uint8_t testbuf[] = {"stm32 uart\r\n"}; /* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */ SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_USART1_UART_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { /* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */ HAL_UART_Transmit(&huart1,testbuf,sizeof(testbuf),0xFFFF); HAL_Delay(1000); } /* USER CODE END 3 */}

編譯并下載至MCU，使用串口調(diào)試助手，即可看到MCU在輸出testbuf內(nèi)的內(nèi)容。

結(jié)論

STM32串口通信是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中不可或缺的一部分。通過掌握STM32串口通信的基礎(chǔ)知識(shí)和編程實(shí)現(xiàn)方法，可以更加高效地進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。