STM32单片机UART通信指南：详解UART协议、配置和应用，轻松实现串口通信

# 1. UART通信基础**

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。它广泛应用于嵌入式系统中，用于与外围设备（如传感器、显示器和键盘）进行通信。

UART通信基于异步传输，这意味着数据以不固定的速率传输，并且发送方和接收方使用不同的时钟。数据通过串行方式传输，即一次一个比特，通过一根或两根线（一条用于发送，一条用于接收）。

# 2. UART协议与配置

### 2.1 UART协议详解

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。它使用异步传输模式，这意味着数据位在时间上没有固定的关系，并且每个字节都包含一个起始位、数据位、奇偶校验位（可选）和停止位。

UART协议的帧格式如下：

| 字段 | 位数 | 描述 |
|---|---|---|
| 起始位 | 1 | 低电平，表示帧的开始 |
| 数据位 | 5-8 | 传输的数据，通常为 8 位 |
| 奇偶校验位（可选） | 1 | 奇偶校验位，用于检测传输错误 |
| 停止位 | 1-2 | 高电平，表示帧的结束 |

### 2.2 STM32单片机UART配置

#### 2.2.1 时钟配置

UART通信需要一个时钟源来生成波特率。对于STM32单片机，可以使用系统时钟或外部时钟源。

/* 使用系统时钟作为 UART 时钟源 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

/* 使用外部时钟源作为 UART 时钟源 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, DISABLE);
RCC_USARTCLKConfig(RCC_USART1, RCC_USARTClockSource_SYSCLK);

#### 2.2.2 引脚配置

UART通信需要两个引脚：一个用于发送数据（TX），另一个用于接收数据（RX）。

/* 配置 USART1 的 TX 引脚 */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

/* 配置 USART1 的 RX 引脚 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

#### 2.2.3 波特率配置

波特率是 UART 通信中每秒传输的比特数。STM32 单片机可以通过设置 UART 的波特率寄存器来配置波特率。

/* 设置 USART1 的波特率为 115200 */
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

#### 2.2.4 数据格式配置

数据格式定义了 UART 通信中数据位的数量、奇偶校验类型和停止位数量。STM32 单片机可以通过设置 UART 的数据格式寄存器来配置数据格式。

/* 设置 USART1 的数据格式为 8 位数据位、无奇偶校验和 1 个停止位 */
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

# 3. UART通信实践

### 3.1 UART发送数据

**发送数据流程：**

1. **初始化UART外设：**配置时钟、引脚和波特率等参数。
2. **准备数据：**将要发送的数据存储在缓冲区中。
3. **判断发送缓冲区是否为空：**如果为空，则可以开始发送数据。
4. **将数据写入发送寄存器：**通过`UART_SendData()`函数将数据写入UART发送寄存器。
5. **等待发送完成：**轮询`UART_GetFlagStatus()`函数，检查`UART_FLAG_TXE`标志位是否置位，表示数据已发送完成。

**代码示例：**

#include "stm32f10x.h"

void UART_Se