STM32单片机串口通信与移动设备交互：打造移动互联，释放无限可能

# 1. STM32单片机串口通信基础

串口通信是STM32单片机与外部设备进行数据传输的一种重要方式。它通过发送和接收串行数据来实现通信。串口通信协议定义了数据格式、传输速率和数据帧结构。

STM32单片机具有丰富的串口通信接口，包括UART、USART和USB等。其中，UART（通用异步收发器传输器）是使用最广泛的串口通信接口。UART通过发送和接收串行数据来实现通信，其数据格式通常为8位数据位、1位停止位和无校验位。

# 2. 移动设备与STM32单片机串口通信原理

### 2.1 蓝牙通信技术概述

蓝牙是一种短距离无线通信技术，用于在移动设备、外围设备和计算机之间建立连接。它采用跳频扩频（FHSS）技术，将数据分成小数据包，并在多个频率之间跳跃发送，以增强抗干扰能力。

蓝牙通信协议栈分为多个层，包括：

- **基带层：**负责物理层通信，包括调制、解调和信道访问。
- **链路管理层：**负责建立、维护和释放链路，以及错误检测和重传。
- **逻辑链路控制和适应协议（L2CAP）：**提供面向连接和无连接的数据传输服务。
- **服务发现协议（SDP）：**用于发现和浏览蓝牙设备提供的服务。
- **RFCOMM：**一种面向串口的协议，用于在蓝牙设备之间建立虚拟串口连接。

### 2.2 串口通信协议解析

串口通信协议定义了数据在串口线上传输的方式，包括：

- **波特率：**数据传输速率，单位为比特/秒。
- **数据位：**每个字符传输的比特数，通常为 8 位。
- **停止位：**每个字符传输结束后发送的停止位数量，通常为 1 或 2 位。
- **奇偶校验：**用于检测数据传输中的错误，可以是无校验、奇校验或偶校验。

### 2.3 通信数据格式设计

通信数据格式定义了数据在串口线上传输时的结构，包括：

- **帧头：**帧的开始标记，用于同步通信。
- **帧长度：**帧中数据的长度，用于确定帧的结束位置。
- **数据：**要传输的实际数据。
- **帧尾：**帧的结束标记，用于检测帧的完整性。

通信数据格式示例：

帧头（1 字节） | 帧长度（1 字节） | 数据（n 字节） | 帧尾（1 字节）

帧头和帧尾通常使用特定的字符或字节，例如 0x55 和 0xAA。帧长度用于指示数据部分的长度，以确保接收方能够正确接收数据。

# 3. STM32 单片机串口通信实践

### 3.1 串口通信硬件配置

**3.1.1 引脚定义**

STM32 单片机上的串口引脚通常有 TX（发送）和 RX（接收）两个。具体引脚定义因型号而异，需要查阅数据手册。例如，STM32F103 系列单片机的串口引脚定义如下：

| 引脚 | 功能 |
|---|---|
| PA9 | USART1_TX |
| PA10 | USART1_RX |

**3.1.2 外围设备初始化**

在使用串口通信之前，需要初始化相关的寄存器和外设。以下代码示例展示了如何初始化 USART1 外设：

// 启用 USART1 时钟
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_USART1EN;

// 配置 USART1 引脚复用功能
GPIOA->CRH |= GPIO_CRH_MODE9_1 | GPIO_CRH_CNF9_1;
GPIOA->CRH |= GPIO_CRH_MODE10_1 | GPIO_CRH_CNF10_1;

// 配置 USART1 波特率
USART1->BRR = 9600; // 波特率为 9600

// 配置 USART1 数据格式
USART1->CR1 |= USART_CR1_TE | USART_CR1_RE; // 启用发送和接收
USART1->CR1 |= USART_CR1_M | USART_CR1_PS; // 8 位数据位，无校验位，1 个停止位

// 启用 USART1
USART1->CR1 |= USA