串行通信與并行通信

設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缺點。串行通信是將數據按位順序傳輸，這樣做的優勢是占用的引腳資源少，對于引腳資源緊張的MCU來大有益處，但是由于每次只能傳輸一個數據，造成了傳輸速度較慢的劣勢（相對并行傳輸）。并行通信就是數據的各個位同時傳輸，優點是數據傳輸快，缺點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方向傳輸數據，半雙工就是可以雙向傳輸，但每次只能有一個傳輸方向，全雙工就是既可以雙向傳輸，它又可以同時有兩個傳輸方向。按照通信方式又可以分為同步通信和異步通信；同步通信需要時鐘線（用作時鐘信號的同步）的參與，例如SPI和IIC通信接口，而異步通信就是不帶時鐘線的，例如UART和one-wire。

STM32提供了UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發器）和USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步異步收發器）兩種串口通信接口，用于實現與其他設備之間的數據交換。本文將介紹STM32串口通信的基礎知識，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是一種異步通信協議，它使用起始位、數據位、校驗位和停止位來定義一個字符的傳輸格式。USART則是一種同步/異步通信協議，它支持全雙工通信，并具備更高的數據傳輸速率和更好的抗干擾能力。

在常見的STM32F103C8T6中，根據芯片手冊可以得知該型號具備3個USART，但也可以作為UART使用。UART引腳TXD為數據輸出引腳，RXD為數據輸入引腳，兩個設備之間的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設備連接其他通信接口設備連接時，則需要電平轉換芯片，例如CH340（USB轉TTL）、MAX485（UART轉485）等。

STM32串口通信參數配置

在進行STM32串口通信之前，需要對串口通信參數進行配置。這些參數包括波特率、數據位、停止位、校驗位等。其中，波特率表示每秒鐘傳輸的bit，在STM32F103系列中，最高可達4.5Mbps；數據位表示每個字符的數據長度（8位或者9位），停止位用于表示字符的結束（1bit或者2bit），校驗位用于檢查數據傳輸的正確性（無校驗、奇校驗或者偶校驗）。在STM32中，這些參數可以通過配置相應的寄存器來實現。例如，通過配置USART_BRR寄存器可以設置波特率，通過配置USART_CR1和USART_CR2寄存器可以設置數據位、停止位和校驗位等參數。

STM32串口通信編程實現

在進行STM32串口通信編程時，需要使用HAL庫或標準外設庫等提供的API函數來配置串口通信參數和發送/接收數據。以下是一個簡單的串口通信編程示例：

初始化串口通信參數：使用HAL庫或標準外設庫提供的函數配置串口通信參數，如波特率、數據位、停止位和校驗位等。

發送數據：使用HAL庫或標準外設庫提供的發送函數將數據寫入串口發送緩沖區，然后等待數據發送完成。在發送數據時，需要注意數據的長度和格式，以確保數據的正確傳輸。

接收數據：使用HAL庫或標準外設庫提供的接收函數從串口接收緩沖區讀取數據。在接收數據時，需要判斷接收緩沖區是否有數據可讀，并讀取相應的數據長度和格式。

錯誤處理：在串口通信過程中，可能會出現各種錯誤情況，如發送超時、接收溢出等。在編程時，需要添加相應的錯誤處理代碼，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，示例一個簡單的STM32串口例程。

1.創建CUBE工程：File->New Projiect

2.型號選擇

3.時鐘RCC配置和SYS配置

4.UART參數配置

5.時鐘樹配置

6.工程管理

7.程序修改

Main函數修改如下：

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，使用串口調試助手，即可看到MCU在輸出testbuf內的內容。

結論

STM32串口通信是嵌入式系統開發中不可或缺的一部分。通過掌握STM32串口通信的基礎知識和編程實現方法，可以更加高效地進行嵌入式系統開發。