USART—串口通信

USART，即通用同步/异步收发传输器（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver-Transmitter），是微控制器中常见的通信接口，广泛应用于STM32单片机中。本主题将深入探讨STM32的USART串口通信，包括其基本原理、配置、程序实现以及在双机通信中的应用。 串口通信协议是计算机通信中的一种简单而实用的标准，通常采用起始位、数据位、奇偶校验位和停止位的格式进行数据传输。在STM32中，USART支持全双工通信，即同时进行发送和接收，可以用于设备间的短距离数据交换，如控制RGB灯等外设。 STM32的串口功能框图主要包括以下部分： 1. 发送器：负责将内部数据转化为串行信号，并通过TX引脚输出。 2. 接收器：从RX引脚接收串行信号，并转换为内部数据。 3. 时钟发生器：提供串行通信所需的波特率。 4. 数据寄存器：存储待发送或接收到的数据。 5. 控制逻辑：处理握手协议、中断管理和错误检测等。 串口初始化结构体`USART_InitTypeDef`是STM32CubeMX或HAL库中定义的，用于配置USART的工作参数，如： - 波特率：决定了数据传输的速度，可以通过设置分频因子来调整。 - 数据位数：通常为8位，但也支持9位。 - 奇偶校验：可以选择无校验、奇校验或偶校验，用于检测数据传输的正确性。 - 停止位：可设置为1位或2位，增加数据帧的间隔，防止误读。 - 数据帧格式：设置起始位和停止位的数量。 代码实现上，STM32的USART通信主要涉及以下步骤： 1. 初始化：使用STM32CubeMX或HAL库配置USART参数，然后启动时钟并使能USART。 2. 发送数据：通过HAL_USART_Transmit函数，将数据写入发送数据寄存器，等待发送完成。 3. 接收数据：使用HAL_USART_Receive函数，等待数据接收并存储到指定位置。 4. 中断处理：可设置中断，当数据发送或接收完成后，执行相应的中断服务程序。 在双机通信中，两个STM32设备可以通过USART连接，实现数据交换。例如，一个STM32发送控制命令，另一个STM32接收命令并控制RGB灯的状态。为了确保通信的可靠性，可以设置适当的错误检查机制，如CRC校验，以及使用握手协议，如NAK或ACK确认。 STM32的USART串口通信是一种强大的工具，适用于各种嵌入式系统中的数据交互。通过理解其工作原理、配置结构体以及编写发送和接收程序，我们可以灵活地实现单片机之间的通信，控制外设，或构建更复杂的系统。