STM32单片机串口通信在物联网中的应用：连接万物，开启智能时代

# 1. STM32单片机串口通信概述

串口通信是STM32单片机与外部设备进行数据交换的重要方式。它是一种异步通信协议，使用单根信号线传输数据，具有成本低、易于实现等优点。在本章中，我们将对STM32单片机的串口通信进行概述，包括其基本概念、应用场景以及与其他通信方式的比较。

# 2. STM32单片机串口通信理论基础

### 2.1 串口通信原理

串口通信是一种异步通信方式，它通过一条或两条线缆在两个设备之间传输数据。串口通信的原理是将数据转换为串行比特流，然后通过线缆传输。串行比特流由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。

* **起始位：**一个低电平信号，表示数据传输的开始。
* **数据位：**传输的数据，通常为 8 位。
* **奇偶校验位：**可选，用于检查数据传输的正确性。
* **停止位：**一个高电平信号，表示数据传输的结束。

串口通信的速率由波特率决定，单位为比特/秒 (bps)。常见的波特率有 9600、19200、38400、57600、115200 等。

### 2.2 串口通信协议

串口通信协议定义了数据传输的格式和规则。常见的串口通信协议有 RS-232、RS-485 和 CAN 总线。

* **RS-232：**一种单向通信协议，使用三根线缆（TXD、RXD、GND）。
* **RS-485：**一种半双工通信协议，使用两根线缆（A、B）。
* **CAN 总线：**一种多主从通信协议，使用两根线缆（CANH、CANL）。

不同的串口通信协议具有不同的特性，如最大传输距离、抗干扰能力和支持的设备数量等。

### 2.3 STM32单片机串口硬件架构

STM32 单片机集成了多个串口控制器，称为 USART（通用同步异步收发器）。USART 控制器负责串口通信的硬件实现，包括数据的发送和接收。

USART 控制器具有以下主要寄存器：

* **数据寄存器 (DR)：**用于存储发送或接收的数据。
* **状态寄存器 (SR)：**用于指示 USART 控制器的状态，如发送缓冲区是否为空、接收缓冲区是否已满等。
* **控制寄存器 (CR)：**用于配置 USART 控制器的参数，如波特率、数据位数和奇偶校验等。

USART 控制器还支持中断，当数据发送或接收完成时，会产生中断信号。

# 3.1 串口通信初始化

**3.1.1 初始化步骤**

STM32单片机串口通信初始化主要包括以下步骤：

1. **时钟配置：**开启串口外设时钟。
2. **引脚配置：**配置串口通信引脚为复用功能，用于发送和接收数据。
3. **波特率配置：**设置串口通信波特率，即数据传输速率。
4. **数据格式配置：**设置数据位、停止位、校验位等数据格式参数。
5. **中断配置：**根据需要配置串口中断，用于数据接收和发送完成通知。

**3.1.2 初始化代码**

以下代码示例展示了STM32单片机串口通信初始化过程：

// 时钟配置
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_USART1EN;

// 引脚配置
GPIOA->CRH &= ~(GPIO_CRH_MODE9 | GPIO_CRH_CNF9);
GPIOA->CRH |= GPIO_CRH_MODE9_1 | GPIO_CRH_CNF9_1;

// 波特率配置
USART1->BRR = (SystemCoreClock / 115200) / 16;

// 数据格式配置
USART1->CR1 &= ~(USART_CR1_M | USART_CR1_PCE | USART_CR1_TE | USART_CR1_RE);
USART1->CR1 |= USART_CR1_M_1 | USART_CR1_TE | USART_CR1_RE;

// 中断配置
USART1->CR1 |= USART_CR1_RXNEIE;
NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);

**3.1.3 参数说明**

* `RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_USART1EN;`：开启串口1外设时钟。
* `GPIOA->CRH