串口通讯原理+硬件原理解释+软件配置

STM32串口通信大纲---适用于初学者 I. 引言 学习背景与串口通信的重要性 简述本文目的与主要内容 II. STM32里的串口通信 基本概念与功能介绍 USART及STM32内置串口 全双工通信与异步时钟控制 接收/发送逻辑结构 III. 串口配置 选择合适的串口资源（USART1/2/3） 参数设置：波特率、位数、校验、停止位 GPIO配置：TX/RX引脚驱动方式 IV. 串口发送与接收 发送数据流程 设置TDR与发送移位寄存器 检测TXE标志位 数据移位与持续发送 接收数据流程 配置RX输入模式 读取RDR与RXNE标志 字节数据接收 V. 实现方式 不使用中断的简单示例 利用中断接收数据 查询中断状态 中断服务程序处理数据 ### 串口通讯原理+硬件原理解释+软件配置 #### I. 引言 在嵌入式系统设计中，串行通信作为一种重要的数据传输方式，对于初学者来说至关重要。本篇文章将详细介绍STM32微控制器中的串口通信机制，包括其硬件原理以及软件配置方法。通过本文的学习，您不仅能够掌握STM32串口通信的基本概念和技术细节，还能了解到实际应用中的常见问题及其解决策略。 #### II. STM32里的串口通信 ##### 基本概念与功能介绍 STM32系列微控制器内置了多种类型的串行通信接口，其中最为常见的便是USART（通用同步/异步收发器）。通过这些接口，STM32可以与其他设备进行双向数据交换，支持全双工通信模式，并采用异步时钟控制机制。 - **全双工通信**：允许同时进行发送和接收操作。 - **异步时钟控制**：无需外部时钟信号即可实现数据传输。 ##### USART及STM32内置串口 STM32提供了多个USART模块，如USART1、USART2和USART3等，每个模块都配备了一组专用的寄存器和控制逻辑，以支持灵活的数据传输需求。此外，STM32还支持其他串行接口，例如UART（通用异步收发器），它通常缺少同步通信功能。 ##### 接收/发送逻辑结构 - **发送数据流程**： 1. 将数据写入发送数据寄存器(TDR)。 2. 检测TXE(发送寄存器空)标志位，确认发送移位寄存器为空。 3. 数据从TDR移动到发送移位寄存器。 4. 在发送控制下，数据逐位移出至TX引脚。 5. 完成移位后，重复以上步骤直至所有数据发送完毕。 - **接收数据流程**： 1. RX引脚上的数据进入接收移位寄存器。 2. 在接收控制下，数据逐位移入接收移位寄存器。 3. 移位完成后，数据整体移至接收数据寄存器(RDR)。 4. RDR非空标志位(RXNE)置1，表示数据已准备好读取。 #### III. 串口配置 ##### 选择合适的串口资源 STM32提供多个USART资源，包括USART1、USART2、USART3等。选择哪个资源取决于具体的应用需求，如通信速度、距离等。 ##### 参数设置 - **波特率**：定义通信速率，单位为bps。 - **数据位**：数据帧中有效数据的位数，通常为8位或9位。 - **校验位**：用于错误检测，可选择无校验、奇校验或偶校验。 - **停止位**：数据帧结束的标识，一般为1位或2位。 ##### GPIO配置 - **TX/RX引脚驱动方式**： - TX引脚通常配置为复用推挽输出模式。 - RX引脚则配置为浮空输入或上拉输入模式。 #### IV. 串口发送与接收 ##### 发送数据流程 - **设置TDR与发送移位寄存器**：首先将要发送的数据写入TDR。 - **检测TXE标志位**：确保发送移位寄存器为空，然后才能将数据从TDR移动到发送移位寄存器。 - **数据移位与持续发送**：数据逐位移出至TX引脚，并持续发送直至所有数据发送完毕。 ##### 接收数据流程 - **配置RX输入模式**：确保RX引脚正确配置，以便接收数据。 - **读取RDR与RXNE标志**：数据移位完成后，移至RDR，此时RXNE标志置1。 - **字节数据接收**：读取RDR中的数据。 #### V. 实现方式 ##### 不使用中断的简单示例 在不使用中断的情况下，可以通过轮询的方式检查TXE和RXNE标志位的状态来控制数据的发送和接收。这种方法简单但效率较低。 ##### 利用中断接收数据 - **配置中断**：首先配置STM32的中断控制器，使其能够在特定条件下触发中断。 - **查询中断状态**：在中断服务程序(ISR)中查询TXE和RXNE标志位。 - **中断服务程序处理数据**：在ISR中读取RDR中的数据并执行相应操作。 通过本文的学习，您可以深入了解STM32串口通信的工作原理和配置方法。无论是作为初学者入门还是高级用户深入研究，这些知识都将对您的项目开发带来极大的帮助。