STM32单片机UART通信：6个关键步骤，串行通信的另一面

# 1. STM32单片机UART简介**

STM32单片机UART（通用异步收发器传输器）是一种串行通信接口，用于在嵌入式系统中进行数据传输。它是一种异步通信协议，这意味着数据以不固定的时钟速率传输，并且接收器必须使用额外的机制来同步数据流。UART广泛应用于各种嵌入式系统中，例如微控制器、传感器和通信模块。

# 2. UART通信的基本原理

### 2.1 UART通信的物理层

UART通信采用异步串行传输方式，即数据按位逐个发送，无需时钟信号同步。其物理层主要由以下部分组成：

- **发送器：**负责将数据从单片机发送到外部设备。
- **接收器：**负责接收外部设备发送的数据并将其传输到单片机。
- **传输介质：**连接发送器和接收器的物理介质，可以是双绞线、光纤或无线电波。

UART通信的物理层标准定义了数据传输的电气特性，包括：

- **电平：**发送器和接收器之间的数据传输电平，通常为TTL电平或RS-232电平。
- **波特率：**数据传输速率，单位为比特/秒（bps）。
- **数据位：**每个数据帧中传输的数据位数，通常为5、6、7或8位。
- **停止位：**数据帧末尾的停止位数，通常为1或2位。
- **校验位：**用于检测数据传输过程中发生的错误，通常为奇校验或偶校验。

### 2.2 UART通信的数据传输协议

UART通信的数据传输协议定义了数据帧的格式和传输过程。一个UART数据帧通常由以下部分组成：

- **起始位：**一个低电平信号，表示数据帧的开始。
- **数据位：**数据帧中要传输的数据，从低位到高位逐个发送。
- **停止位：**一个高电平信号，表示数据帧的结束。

UART通信的数据传输过程如下：

1. 发送器发送起始位，表示数据帧的开始。
2. 发送器按照预定义的波特率和数据位数，逐个发送数据位。
3. 接收器接收数据位，并根据预定义的波特率和数据位数进行解码。
4. 发送器发送停止位，表示数据帧的结束。
5. 接收器检测到停止位后，停止接收数据，并对接收到的数据进行处理。

**代码块：**

// UART发送一个字节数据
void UART_SendByte(uint8_t data)
{
    // 等待发送缓冲区为空
    while (!(UARTx->SR & UART_SR_TXE));

    // 将数据写入发送缓冲区
    UARTx->DR = data;
}

**代码逻辑分析：**

该代码块实现了UART发送一个字节数据的函数。

- `while (!(UARTx->SR & UART_SR_TXE));`：等待发送缓冲区为空，`UART_SR_TXE`表示发送缓冲区为空的中断标志位。
- `UARTx->DR = data;`：将数据写入发送缓冲区，`UARTx->DR`是UART数据寄存器。

**参数说明：**

- `data`：要发送的字节数据。

# 3. STM32单片机UART硬件配置

### 3.1 UART外设寄存器介绍

STM32单片机上的UART外设寄存器主要包括以下几个：

| 寄存器名称 | 描述 |
|---|---|
| USART_CR1 | 控制寄存器1，用于配置UART的基本功能，如数据长度、停止位、奇偶校验等 |
| USART_CR2 | 控制寄存器2，用于配置UART的中断、DMA传输等功能 |
| USART_CR3 | 控制寄存器3，用于配置UART的硬件流控制、唤醒等功能 |
| USART_BRR | 波特率寄存器，用于设置UART的波特率 |
| USART_SR | 状态寄存器，用于指示UART的当前状态，如发送缓冲区是否为空、接收缓冲区是否已满等 |
| USART_DR | 数据寄存器，用于发送和接收数据 |

### 3.2 UART中断配置

STM32单片机上的UART外设支持多种中断，包括发送中断、接收中断、错误中断等。中断配置主要通过控制寄存器2（USART_CR2）来实现。

// 使能UART发送中断
USART_CR2 |= USART_CR2_TXEIE;

// 使能UART接收中断
USART_CR2 |= USART_CR2_RXNEIE;

// 使能UART错误中断
USART_CR2 |= USART_CR2_ERRIE;

### 3.3 UART波特率设置

UART的波特率是通信双方必须一致的参数，否则无法正常通信。STM32单片机上的UART波特率通过波特率寄存器（USART_BRR）来设置。

// 设置UART波特率为115200
USART_BRR = (uint16_t)(SystemCoreClock / 115200);

波特率寄存器是一个16位寄存