STM32——串口通信原理

STM32——串口通信

一、硬件部分
- 1、RS232标准
- 2、USB转串口（TTL）
- 3、原生的串口到串口（TTL->TTL）
二、串口通信协议
三、STM32串口通信功能框图
- 1、引脚
- 2、USART通信相关寄存器（最好过一遍，或者在试验之后回过来看一下，了解一下其工作机制）
- 3、波特率

一、硬件部分

RS232通信和TTL的区别只有一点，那就是在于硬件机制（电平），如果需要做RS232和TTL的转换，那就需要借助转换芯片来完成。

TTL	RS232
0-5V	-15 - 15V
高电平置1，低电平置0	高电平置0，低电平置1

1、RS232标准

2、USB转串口（TTL）

3、原生的串口到串口（TTL->TTL）

二、串口通信协议

起始位：由一个逻辑0的数据位表示

停止位：由0.5、1、1.5或2个逻辑1的数据位表示，通常选用1个位

有效数据：起始位后面紧接着就是有效数据，有效数据的长度常被约定为5、6、7、8或9位

校验位：校验位是可选的，为数据提供抗干扰性。
校验的方法主要有：
1、奇校验（odd）：有效数据和校验位中“1”的个数为奇数
2、偶校验（even）：有效数据和校验位中“1”的个数为偶数
3、0校验（space）：不管有效数据内容是什么，校验位总是0
4、1校验（mark）：同上，校验位总是1
5、无校验（noparity）：数据包中不包含校验位

三、STM32串口通信功能框图

使用单片机外设之前，要先看看USART(通用同步异步收发器)的功能框图：

图片来源：STM32中文参考手册 25-3章节

我们将上面的功能框图划分成四个部分：

1、引脚

通过上图我们可以看到一共有8个引脚：

引脚	功能
TX	数据发送
RX	数据接收
SCLK	时钟，仅同步通信时使用
nRTS	请求发送（Request To Send）
nCTS	允许发送（Clear To Send）
SW_RX、IRDA_OUT、IRDA_IN	红外相关配置

在这里需要注意的是：USART1-3是支持同步通信的，但是其挂载的总线不同，如果要从USART1换成USART2，那么其时钟也要修改
对于一款芯片的引脚功能，可以通过STM32F10X数据手册——Pinouts and pin description查询
ST每个系列的芯片都有一个数据手册，里面有引脚的详细功能，对于部分引脚来说，都是多个功能复用的，在写程序的时候享用到哪个功能，就在初始化时对它进行相应的配置，即通用功能配置和相应功能的初始化配置。

2、USART通信相关寄存器（最好过一遍，或者在试验之后回过来看一下，了解一下其工作机制）

如下图所示，USART_DR寄存器是9位有效的，包含一个发送数据寄存器TDR和一个接收数据寄存器RDR，是一个地址对应的两个物理内存。对应的是USART的全双工、半双工通信机制。

图片来源：STM32中文参考手册 25.6.2章节

我们先来看一下串口数据格式：

具体用多少位，是由USART_CR1寄存器决定的：

这里的n表示不确定，是由另外的寄存器来配置的，控制停止位的寄存器是USART_CR2：

校验位是由USART_CR1寄存器控制

当校验位出错时，就会产生校验错误，这时USART_SR的PE位就会置1：

3、波特率