STM32单片机串口通信秘籍：实现数据传输和设备控制

# 1. STM32串口通信概述**

串口通信是一种异步串行通信方式，广泛应用于嵌入式系统中。STM32微控制器集成了串口通信外设，提供了可靠高效的串口通信能力。本章将概述STM32串口通信的特性、优势和应用场景，为后续章节的深入探讨奠定基础。

STM32串口通信具有以下特点：

- **异步传输：**数据以位为单位发送，无需时钟同步。
- **半双工通信：**一次只能在一个方向上进行数据传输。
- **多种通信协议：**支持UART、RS-232等协议，满足不同应用需求。

# 2. 串口通信基础理论

### 2.1 串口通信原理

串口通信是一种异步串行通信方式，它将数据按位顺序传输，一次传输一位数据。串口通信的原理是利用发送端和接收端之间的一条通信线路，通过发送端将数据一位一位地发送出去，接收端再将这些数据一位一位地接收并还原成原来的数据。

### 2.2 串口通信协议

串口通信协议定义了数据传输的规则和格式，常用的串口通信协议有 UART 协议和 RS-232 协议。

#### 2.2.1 UART 协议

UART（通用异步收发传输器）协议是串口通信中最常用的协议，它规定了数据传输的速率、数据位、停止位和校验位等参数。UART 协议支持全双工通信，即发送端和接收端可以同时发送和接收数据。

#### 2.2.2 RS-232 协议

RS-232（推荐标准 232）协议是一种串行通信标准，它定义了串口通信的物理层和电气特性。RS-232 协议使用 DB-9 或 DB-25 连接器，支持点对点通信。

### 2.3 串口通信硬件接口

串口通信的硬件接口包括发送端和接收端。发送端负责将数据发送出去，接收端负责接收数据。串口通信的硬件接口通常使用 UART 芯片或模块来实现。

UART 芯片或模块包含一个发送缓冲区和一个接收缓冲区，发送缓冲区存储待发送的数据，接收缓冲区存储接收到的数据。UART 芯片或模块通过串口通信线路与发送端和接收端连接，负责数据的发送和接收。

**代码块：**

#include "stm32f10x.h"

void USART_Init(void)
{
    // 初始化 USART1
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

**逻辑分析：**

这段代码实现了 USART1 的初始化。它首先使能 USART1 的时钟，然后配置 USART1 的参数，包括波特率、数据位、停止位、校验位和工作模式。最后，使能 USART1。

**参数说明：**

* `RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE)`：使能 USART1 的时钟。
* `USART_InitTypeDef USART_InitStructure`：USART 初始化结构体。
* `USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600`：设置波特率为 9600。
* `USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b`：设置数据位为 8 位。
* `USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1`：设置停止位为 1 位。
* `USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No`：设置无校验位。
* `USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx`：设置工作模式为接收和发送。
* `USART_Init(USART1, &USART_InitStructure)`：初始化 USART1。
* `USART_Cmd(USART1, ENABLE)`：使能 USART1。

# 3.1 串口初始化和配置

### 3.1.1 寄存器介绍

STM32的串口外设包含多个寄存器，用于控制和配置串口通信。其中最常用的寄存器包括：

| 寄存器 | 描述 |
|---|---|
| CR1 | 控制寄存器 1，用于配置串口的基本功能，如波特率、数据位数、奇偶校验等。 |
| CR2 | 控制寄存器 2，用于配置中断、流控制和唤醒功能。 |
| CR3 | 控制寄存器 3，用于配置硬件流控制和数据帧格式。 |
| BRR | 波特率寄存器，用于设置串口波特率。 |
| ISR | 中断状态寄存器，用于指示中断状态和错误信