STM32单片机UART通信：深入理解UART协议、硬件配置和应用的奥秘

# 1. STM32单片机UART通信概述**

UART（通用异步收发传输器）是一种串行通信协议，用于在两个设备之间传输数据。在STM32单片机中，UART外设提供了一个灵活且高效的接口，用于与外部设备进行通信。

UART通信基于异步传输，其中数据以单个比特的形式发送，每个比特都有自己的起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。STM32单片机上的UART外设支持各种配置选项，包括波特率、数据格式和流控制，以满足不同的通信需求。

UART通信在嵌入式系统中广泛应用，例如调试、数据传输和设备控制。通过了解UART协议和STM32单片机UART硬件配置，开发人员可以有效地利用UART外设进行可靠且高效的通信。

# 2. UART协议与硬件配置

### 2.1 UART协议详解

#### 2.1.1 UART通信原理

UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）是一种异步串行通信协议，用于在两个设备之间传输数据。异步通信意味着数据传输没有时钟信号，发送方和接收方使用起始位和停止位来同步。

UART通信过程包括以下步骤：

1. **起始位：**发送方发送一个低电平信号，表示数据的开始。
2. **数据位：**发送方发送一个或多个数据位，每个数据位代表一个二进制值（0 或 1）。
3. **奇偶校验位：**可选，发送方发送一个奇偶校验位，用于检测数据传输过程中的错误。
4. **停止位：**发送方发送一个或多个高电平信号，表示数据的结束。

#### 2.1.2 UART数据格式

UART数据格式由以下参数定义：

* **数据位：**数据位数，通常为 5、6、7 或 8 位。
* **停止位：**停止位数，通常为 1 或 2 位。
* **奇偶校验：**奇偶校验类型，可以是无校验、奇校验或偶校验。
* **波特率：**数据传输速率，以比特每秒 (bps) 为单位。

### 2.2 STM32单片机UART硬件配置

#### 2.2.1 UART外设结构

STM32单片机上的UART外设通常包含以下寄存器：

* **DR：**数据寄存器，用于发送和接收数据。
* **SR：**状态寄存器，指示UART的状态，例如发送缓冲区是否为空。
* **BRR：**波特率寄存器，用于设置UART的波特率。
* **CR1：**控制寄存器 1，用于配置UART的模式、数据格式和中断。
* **CR2：**控制寄存器 2，用于配置UART的DMA传输和流控制。

#### 2.2.2 UART寄存器配置

以下代码段展示了如何配置STM32单片机的UART寄存器：

// 配置UART波特率为9600bps
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_USART1EN; // 使能UART时钟
USART1->BRR = 0x341; // 设置波特率寄存器为9600bps

// 配置UART数据格式为8位数据位、1个停止位、无校验
USART1->CR1 &= ~USART_CR1_M; // 清除数据位模式位
USART1->CR1 |= USART_CR1_M1; // 设置数据位模式为8位
USART1->CR2 &= ~USART_CR2_STOP; // 清除停止位模式位
USART1->CR2 |= USART_CR2_STOP_1; // 设置停止位模式为1位
USART1->CR1 &= ~USART_CR1_PCE; // 清除奇偶校验使能位
USART1->CR1 &= ~USART_CR1_PS; // 清除奇偶校验选择位

// 使能UART接收和发送
USART1->CR1 |= USART_CR1_RE; // 使能接收器
USART1->CR1 |= USART_CR1_TE; // 使能