目录

前言

一、通信接口背景知识

1. 并行通信和串行通信

2. 串行通信的分类

 二、STM32的串口通信基础

1. 串口通信接口

2. 串口通信框图

3. 串口通信相关寄存器

4. 波特率计算方法

三、库函数配置

1. 串口配置一般步骤

总结

前言

众所周知&＃xff0c;串口通信是MCU最基本的通信方式&＃xff0c;对于STM32来说也是如此。本文重点讲述STM32单片机的串口通信&＃xff0c;主要包括的内容是&＃xff1a;通信基础知识、串口通信原理、USART有关寄存器和自定义编写串口通信函数。

一、通信接口背景知识

1. 并行通信和串行通信

所谓通信&＃xff0c;其实说白了就是处理器与外部设备之间的交流&＃xff0c;就像电脑连接键盘、鼠标或打印机之类。计算机领域的通信一般有两种方式&＃xff0c;即并行通信和串行通信。这两种方式的优缺点对比如下&＃xff1a;

   -传输原理&＃xff1a;数据各个位同时传输。

   -优点&＃xff1a;速度快

   -缺点&＃xff1a;占用引脚资源多

   -传输原理&＃xff1a;数据按位顺序传输。

   -优点&＃xff1a;占用引脚资源少

   -缺点&＃xff1a;速度相对较慢

2. 串行通信的分类

由于本文所讲的串口通信属于串行通信&＃xff0c;所以就不对并行通信做过多的讲解了&＃xff0c;下面是串行通信的分类&＃xff0c;按照数据的传送方向可以分为&＃xff1a;

为了清晰的表述这三种传输方向上的区别&＃xff0c;我们看下图&＃xff1a;
 

另一种分类方式是根据通信是否有时钟信号来划分的&＃xff0c;分为同步通信和异步通信。

同步通信指的是带有时钟同步信号&＃xff0c;比如&＃xff1a;SPI通信、IIC通信&＃xff1b;

异步通信指的是不带时钟同步信号比如&＃xff1a;UART&＃xff08;通用异步收发器&＃xff09;&＃xff0c;单总线。

我们以下面的表格来详细对比串行通信接口

 二、STM32的串口通信基础

1. 串口通信接口

STM32共有两种串口通信接口&＃xff0c;分别是&＃xff1a;UART通用异步收发器&＃xff0c;USART&＃xff1a;通用同步异步收发器

对于大容量的STM32F10x系列芯片&＃xff0c;包含3各USART和2个UART。UART异步通信的引脚连接方法如下&＃xff1a;

 这里需要注意的是&＃xff1a;TX引脚要连接另一个控制器的RX引脚&＃xff0c;反之RX亦然。

下图是STM32大容量芯片的5个串口对应的引脚号&＃xff0c;可以通过中文参考手册查询

 查阅官方手册&＃xff0c;UART异步通信方式的特点如下&＃xff1a;

1. 全双工异步通信。


2. 分数波特率发生器系统&＃xff0c;提供精确的波特率。发送和接受共用的可编程波特率&＃xff0c;最高可达4.5Mbits/s


3. 可编程的数据字长度&＃xff08;8位或者9位&＃xff09;&＃xff1b;


4. 可配置的停止位&＃xff08;支持1或者2位停止位&＃xff09;&＃xff1b;


5. 可配置的使用DMA多缓冲器通信。


6. 单独的发送器和接收器使能位。


7. 检测标志&＃xff1a;① 接受缓冲器  ②发送缓冲器空 ③传输结束标志


8. 多个带标志的中断源。触发中断。


9. 其他&＃xff1a;校验控制&＃xff0c;四个错误检测标志。

2. 串口通信框图

学习STM32单片机的外设&＃xff0c;最重要的是要理清楚它的框图&＃xff0c;下图就是串口通信的框图&＃xff1a;

 从这个框图可以看出&＃xff0c;STM32的串口通信是由最下面的波特率控制部分产生波特率&＃xff0c;给来自PCLK1/2的时钟做预分频&＃xff0c;再经过1/16分频后传给发送/接收其控制&＃xff0c;最后分别发送给发送移位寄存器和接收移位寄存器。这两个寄存器分别在发送数据寄存器&＃xff08;TDR&＃xff09;和接收数据寄存器&＃xff08;RDR&＃xff09;的控制下完成和外部之间的数据发送和接收。

3. 串口通信相关寄存器

STM32串口通信的相关寄存器共有3个&＃xff0c;分别是&＃xff1a;

下面是来自中文参考手册的部分截图介绍&＃xff1a;

还有一个寄存器是控制寄存器&＃xff0c;用来存放串口的控制和中断相关配置位&＃xff0c;这里不做展开了。

建议大家在学习基础外设&＃xff08;GPIO、定时器、外部中断、串口通信等&＃xff09;的时候不仅可以熟悉库函数的编写过程&＃xff0c;寄存器编程也同样重要&＃xff0c;不一定要掌握&＃xff0c;理解即可。读者不要被寄存器编程吓住了&＃xff0c;其实串口的寄存器相对于GPIO是很少的&＃xff0c;配置过程也比较简单。

4. 波特率计算方法

 这是官方文档的信息&＃xff0c;波特率预分频器是分数预分频器&＃xff0c;为什么小数部分要乘以16呢&＃xff0c;大家可以理解位最后的小数是四位&＃xff0c;四位二进制的1111正好就是16&＃xff08;15&＃xff09;。

三、库函数配置

1. 串口配置一般步骤

1. 串口时钟使能&＃xff0c;GPIO时钟使能:RCC_APB2PeriphClockCmd();


2. 串口复位:USART_DeInit(); 这一步不是必须的


3. GPIO端口模式设置:GPIO_Init(); 模式设置为推挽复用以及浮空输入或者上拉输入&＃xff08;具体可参照中文参考手册&＃xff09;


4. 串口参数初始化&＃xff1a;USART_Init();


5. 开启中断并且初始化NVIC&＃xff08;如果需要开启中断才需要这个&＃xff09; NVIC_Init();USART_ITConfig();


6. 使能串口:USART_Cmd();


7. 编写中断处理函数&＃xff1a;USARTx_IRQHandler();


8. 串口数据收发&＃xff1a;void USART_SendData();//发送数据到串口&＃xff0c;DR uint16_t USART_ReceiveData();//接受数据&＃xff0c;从DR读取接受到的数据


9. 串口传输状态获取&＃xff1a;

FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);

void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

总结

这就是关于STM32的串口通信基本知识的介绍&＃xff0c;学好这部分知识是日后深入学习STM32的基础&＃xff0c;STM32虽然有很多串口&＃xff0c;但是具体来说它们的配置过程基本上都是一样的&＃xff0c;只不过是引脚不一样而已&＃xff0c;希望大家反复学习这部分知识&＃xff0c;做到掌握&＃xff0c;这是日后深入学习STM32的基础。