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一、串口通信简介

1.1 百度百科解释

- 来源百度百科

串行接口是一种可以将接收来自 CPU 的并行数据字符转换为连续的串行数据流发送出去，同时可将接收的串行数据流转换为并行的数据字符供给 CPU 的器件。一般完成这种功能的电路，我们称为串行接口电路。

串口通信（Serial Communications）的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节的通信方式。

1.2 通信接口

1.3 串口通信分类

▲ 全双工、半双工和单工

1.4 STM32 串行通信的通信方式

二、STM32 的串口通信

▲ USART 功能框图

2.1 功能引脚

TX： 发送数据输出引脚。

RX： 接收数据输入引脚。

SW_RX： 数据接收引脚，只用于单线和智能卡模式，属于内部引脚，没有具体外部引 脚。

nRTS： 请求以发送(Request To Send)，n 表示低电平有效。如果使能 RTS 流控制，当 USART 接收器准备好接收新数据时就会将 nRTS 变成低电平；当接收寄存器已满时， nRTS 将被设置为高电平。该引脚只适用于硬件流控制。

nCTS： 清除以发送(Clear To Send)，n 表示低电平有效。如果使能 CTS 流控制，发送 器在发送下一帧数据之前会检测 nCTS 引脚，如果为低电平，表示可以发送数据，如果为 高电平则在发送完当前数据帧之后停止发送。该引脚只适用于硬件流控制。 SCLK：发送器时钟输出引脚。这个引脚仅适用于同步模式。

2.2 数据寄存器

USART 数据寄存器(USART_DR)只有低 9 位有效

一般使用 8 位数据字长。

USART_DR 包含了已发送的数据或者接收到的数据。

TDR 和 RDR 都是介于系统总线和移位寄存器之间。串行通信是一个位一个位传输的， 发送时把 TDR 内容转移到发送移位寄存器，然后把移位寄存器数据每一位发送出去，接收时把接收到的每一位顺序保存在接收移位寄存器内然后才转移到 RDR。

2.3 控制器

USART 有专门控制发送的发送器、控制接收的接收器，还有唤醒单元、中断控制等等。 使用 USART 之前需要向 USARTCR1 寄存器的 UE 位置 1 使能 USART。发送或者接收数据字长可选 8 位或 9 位，由 USARTCR1 的 M 位控制。

2.4 小数波特率生成

波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示， 单位为波特。

比特率指单位时间内传输的比特数，单位 bit/s(bps)。

对于 USART 波特率与 比特率相等，以后不区分这两个概念。波特率越大，传输速率越快。 USART 的发送器和接收器使用相同的波特率。计算公式如下：

三、总结

• 串口通信是 STM32 的一个重要组成部分，对于项目程序调试具有重要意义。

• 利用串口调试助手，实现了人机的交互，提高了调试的效率。

• 利用串口通信可以实现人与芯片的对话。

【参考文献】

[1] 《零死角玩转 STM32—基于野火 F407[霸天虎]开发板 》

[2] 屈微 , 王志良. STM32 单片机应用基础与项目实践 [M]. 北京：清华大学出版社. 2019.

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