串口通信：让STM32与外部设备进行数据交互

# 1. 串口通信简介

## 1.1 串口通信的基本概念

串口通信是一种通过串行数据传输进行数据交换的通信方式。在计算机领域中，串口通信常用于连接计算机与外部设备，如打印机、调制解调器等。它具有以下特点：

- 串口通信使用单个数据线（串行）进行数据传输，数据按位顺序依次传输。
- 串口通信支持全双工或半双工通信方式，可以实现同时发送和接收数据。
- 串口通信可以通过串口参数配置进行波特率、数据位数、校验位等参数的设置。

## 1.2 串口通信在嵌入式系统中的应用

在嵌入式系统中，串口通信广泛应用于与外部设备的数据交互。例如，通过串口通信可以实现与传感器、执行器、显示屏等外部设备的数据传输和控制。嵌入式系统中的串口通信通常使用UART（通用异步收发传输）协议进行数据收发。

嵌入式系统中常用的串口通信接口有多种，常见的包括：
- RS232：通过RS232串口通信单元与外部设备连接，常用于与计算机等设备的通信。
- RS485：通过RS485串口通信单元实现多个设备间的通信，支持多主机通信。
- TTL UART：通常用于与传感器、LCD等低功耗外设进行通信。

在后续章节中，我们将以STM32为例，介绍串口通信的基础知识、外部设备与STM32的串口通信、STM32串口通信程序设计、数据交互原理、应用案例等内容。

# 2. STM32串口通信基础

#### 2.1 STM32中的串口通信接口介绍

在 STM32 微控制器中，通常会提供多个串口通信接口，用于实现与外部设备的数据交互。这些串口通信接口通常被称为 USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter）或 UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）。

常见的 STM32 系列微控制器提供了多个 USART/UART 接口，如 USART1、USART2、USART3 等。每个接口都有自己的端口引脚，用于与外部设备进行数据传输。

#### 2.2 STM32串口通信相关的寄存器配置

在使用 STM32 的串口通信接口之前，我们需要进行一些寄存器的配置，以使串口能够正常工作。下面是一个基本的 STM32 串口通信初始化的代码示例：

// 导入相关库
import serial

// 创建串口对象
ser = serial.Serial()

// 配置串口参数
ser.port = '/dev/ttyUSB0'    // 串口端口号
ser.baudrate = 9600          // 波特率
ser.bytesize = serial.EIGHTBITS    // 数据位
ser.parity = serial.PARITY_NONE    // 奇偶校验
ser.stopbits = serial.STOPBITS_ONE    // 停止位
ser.timeout = 1    // 超时时间

// 打开串口
ser.open()

// 发送数据
ser.write(b'Hello World')

// 接收数据
data = ser.read(10)

通过以上代码示例，我们可以实现基本的串口通信功能。首先，我们导入了 `serial` 库，该库提供了操作串口的基本功能。然后，我们创建了一个 `Serial` 对象，并配置了串口的参数，包括波特率、数据位、奇偶校验、停止位和超时时间。最后，我们打开串口，并可以使用 `write()` 方法发送数据，使用 `read()` 方法接收数据。

上述代码只是一个简单的示例，实际的串口通信项目中可能还需要处理一些特殊的情况，例如异常处理、数据格式转换等。在实际应用中，我们还可以根据具体需求进行更加复杂的串口通信程序设计。

# 3. 外部设备与STM32的串口通信

#### 3.1 外部设备与STM32的串口通信接线及连接方式

在STM32的串口通信中，外部设备需要与STM32芯片进行正确的接线连接才能实现数据的传输与交互。通常情况下，外部设备与STM32的串口通信接线如下：

- 将外部设备的TX（发送）引脚连接至STM32的RX（接收）引脚
- 将外部设备的RX（接收）引脚连接至STM32的TX（发送）引脚
- 确