STM32 USART详解：串口通信的全面指南

# 1. STM32 USART基础**

STM32微控制器集成了通用同步异步收发器（USART），可用于串口通信。USART是一种串行通信接口，允许STM32与其他设备（如传感器、显示器或其他微控制器）进行数据交换。

USART模块具有可配置的波特率、数据位和停止位，支持流控制和中断。它还提供缓冲区，用于存储待发送或已接收的数据，从而提高通信效率。

# 2.1 USART配置和初始化

USART外设在使用前需要进行配置和初始化，以满足特定的通信要求。这一过程涉及设置波特率、数据位、停止位、流控制和中断使能等参数。

### 2.1.1 波特率、数据位和停止位设置

波特率决定了数据传输的速度，单位为比特/秒 (bps)。常见的波特率包括 9600、19200、38400、57600、115200 等。

数据位指定每个字符传输的比特数，通常为 8 位或 9 位。8 位数据位传输一个字节的数据，而 9 位数据位传输一个字节的数据和一个奇偶校验位。

停止位指定数据传输后发送的停止位数，通常为 1 位或 2 位。停止位用于指示数据传输的结束。

// 设置波特率为 9600 bps，数据位为 8 位，停止位为 1 位
USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
USART_InitStruct.BaudRate = 9600;
USART_InitStruct.WordLength = USART_WORDLENGTH_8B;
USART_InitStruct.StopBits = USART_STOPBITS_1;

### 2.1.2 流控制和中断使能

流控制用于管理数据流，防止发送方发送过多的数据，导致接收方缓冲区溢出。USART支持两种流控制模式：硬件流控制和软件流控制。

硬件流控制使用 RTS (请求发送) 和 CTS (清除发送) 信号线来控制数据流。当接收方缓冲区已满时，它会拉低 CTS 信号，指示发送方停止发送数据。

软件流控制使用 XON/XOFF 字符来控制数据流。当接收方缓冲区已满时，它会发送 XOFF 字符，指示发送方停止发送数据。当接收方缓冲区有空间时，它会发送 XON 字符，指示发送方继续发送数据。

中断使能允许 USART 在特定事件（例如数据接收或传输完成）时触发中断。这使得应用程序可以异步处理 USART 通信，而无需不断轮询 USART状态。

// 使能接收中断
USART_InitStruct.IRQHandler = USART1_IRQHandler;
USART_InitStruct.RxIntEnable = ENABLE;

// 初始化 USART
HAL_USART_Init(&USART_InitStruct);

# 3. USART实践应用

### 3.1 串口通信协议

**3.1.1 UART、RS-232和RS-485**

UART（通用异步收发器传输器）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，其中数据位以可变速率发送，并且没有时钟信号来同步发送器和接收器。

RS-232（推荐标准 232）是一种串行通信标准，定义了物理层和数据链路层的规范。它使用差分信号，其中数据信号由两个电压电平表示，从而提高了噪声免疫力。

RS-485（推荐标准 485）是一种串行通信标准，用于多点通信。它使用平衡差分信号，允许多个设备连接到同一总线，并具有较长的通信距离。

**3.1.2 数据帧格式和校验**

串口数据帧通常由以下部分组成：

* **起始位：**一个低电平位，表示帧的开始。
* **数据位：**传输的实际数据，通常为 8 位。
* **奇偶校验位（可选）：**用于检测数据传输中的错误。
* **停止位：*