STM32用户指南：9位串口数据宽度设置和使用的关键注意事项


# 摘要
本论文详细探讨了9位串口数据宽度的基础知识，以及其在STM32微控制器中的配置与应用。首先介绍了串口通信的基础和STM32的通信原理，然后深入讲解了如何通过硬件连接、初始化设置及软件配置实现9位数据宽度，并强调了配置过程中应注意的关键点。在实践应用章节，通过数据传输实验验证了配置的正确性和实用性。接着，论文进一步探讨了在多处理器通信中的应用和优化，以及将9位数据宽度技术集成到现有系统时的性能优化与系统集成考量。本研究为串口通信领域的工程师提供了宝贵的参考，特别是在需要高数据完整性和高效率的场合。

# 关键字
串口数据宽度；STM32；硬件连接；初始化设置；多处理器通信；性能优化

参考资源链接：[STM32串口配置：9位数据位发送实战](https://wenku.csdn.net/doc/64533d2eea0840391e778d63?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. 9位串口数据宽度基础知识

在串口通信的世界里，数据宽度是指在串行通信中，一个字节数据的位数。传统上，一个字节由8位组成，但在某些应用场景下，使用9位数据宽度能够提供额外的灵活性和功能。这多出的一位，常常被用作校验位，或者用于实现地址标识，区分不同类型的数据包。为了深入理解9位串口数据宽度，本章将简要介绍其概念、特点和应用背景。

## 1.1 传统8位数据宽度与9位数据宽度的对比

通常，串口通信采用8位数据宽度，即每个数据包由一个起始位、8个数据位、一个可选的奇偶校验位和一个停止位组成。当数据宽度扩展到9位时，可以将这多出的一位用于增加信息的携带量，如携带校验信息或者作为额外的控制位使用。这样的设计允许在一个传输周期内传递更多的信息，对于需要发送或接收扩展ASCII码等特定应用场景尤为重要。

## 1.2 9位数据宽度的优势和应用场景

9位数据宽度在某些特殊的通信协议中表现出明显优势。例如，在多处理器通信中，一个额外的位可以用来标识数据包是命令还是数据，或是用来区分不同的设备地址。这样的设计可以简化协议的实现，减少通信双方的计算负担，提高数据传输的效率。在设计嵌入式系统时，合理利用9位数据宽度，可以为系统集成提供更多的设计选择和灵活性。

在本章中，我们介绍了9位串口数据宽度的基本概念，并讨论了它与传统8位数据宽度的区别。通过分析其优势和典型应用场景，我们为理解后续章节中串口通信的高级应用打下了坚实的基础。在下一章中，我们将详细探讨STM32微控制器的串口通信原理，并进一步展开9位数据宽度的配置和应用。

# 2. STM32的串口通信原理

在深入探讨9位串口数据宽度的配置过程之前，理解STM32的串口通信原理是至关重要的。串口通信是微控制器与外界通信的一种基本方式，而STM32作为广泛应用于嵌入式系统的一种高性能微控制器，其串口通信能力自然备受关注。本章将从STM32串口的硬件结构、通信协议、工作模式等基础内容出发，逐步深入到9位数据宽度配置的基础原理与应用场景。

### STM32串口硬件结构

STM32的串口，通常被称为USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter），是一种通用的同步/异步串行通信接口。它不仅支持基本的全双工异步通信，还可以进行同步通信、LIN通信和红外通信等多种通信模式。

在硬件结构上，每个USART单元包括以下几个主要部分：

- **发送器（Transmitter）**：负责将来自微控制器的数据转换成串行数据格式发送出去。
- **接收器（Receiver）**：负责接收来自外部设备的串行数据，并将其转换回并行数据格式。
- **波特率发生器（Baud Rate Generator）**：负责生成正确的波特率，确保数据的同步传输。
- **控制逻辑（Control Logic）**：负责协调发送器和接收器的运作，以及处理中断和其他控制信号。

### 串口通信协议

串口通信协议定义了数据的传输格式。一个标准的串行通信数据帧通常包含起始位、数据位、可选的奇偶校验位和停止位。在STM32中，还可以配置9位数据宽度模式，即一个数据帧包含9位数据位，这在某些应用中可以提供更高的数据传输效率或者更多的信息携带能力。

### STM32的串口工作模式

STM32的USART支持以下几种工作模式：

- **异步模式（Asynchronous Mode）**：是最常见的通信模式，发送和接收都是以非同步的方式进行。
- **同步模式（Synchronous Mode）**：发送和接收是通过一个外部或内部的时钟信号同步进行的。
- **智能卡模式（Smart Card Mode）**：通常用于与智能卡进行通信。

此外，STM32的串口还支持多种通信参数设置，例如波特率的设置、数据位数、停止位、校验位等。

### 9位数据宽度模式

在某些特殊应用中，数据宽度被扩展到9位，这通常用于需要增加数据传输速率或提供特殊功能（如附加的奇偶校验位）。STM32通过特定的寄存器设置来配置为9位数据宽度模式，从而允许在发送或接收数据时使用额外的一位数据。

这一章的内容为后续章节的实践操作和应用优化提供了扎实的理论基础，建议读者在进行9位数据宽度的配置实践之前，确保对STM32的串口通信原理有了充分的理解。在下一章中，我们将详细探讨9位数据宽度的具体配置过程。

# 3. 9位数据宽度的配置过程

## 3.1 硬件连接与初始化设置

### 3.1.1 STM32与外设的硬件连接要点

在进行STM32的9位数据宽度配置之前，首先要确保硬件连接正确无误。STM32与外设进行串口通信时，常见的硬件连接包括发送（TX）和接收（RX）线路。由于9位数据宽度涉及到了额外的位，比如奇偶校验位，因此在硬件连接时需要特别注意。

- **TX与RX的交叉连接**：确保STM32的TX引脚连接到外设的RX引脚，反之亦然。
- **信号完整性考虑**：为了保证信号传输的稳定性和完整性，应考虑使用带有上拉电阻的线路，并且可能需要添加电平转换电路，尤其是在与外部设备通信时。
- **外设选择**：在硬件连接时，要确认外设能够支持或兼容9位数据宽度，有些外设默认使用8位数据宽度，不支持额外的位。
连接完毕后，可以通过简单的回环测试，检查物理连接是否成功。STM32开发板上的串口连接到PC，利用串口调试助手发送数据，并监听是否收到相同的回传数据。

### 3.1.2 串口初始化代码的编写与调试

串口初始化是串口通信的第一步，涉及到许多配置参数。在STM32中，串口初始化通常通过其HAL库函数或直接操作寄存器来完成。

以下是一个使用HAL库进行串口初始化的代码示例：

UART_HandleTypeDef huart1;

void MX_USART1_UART_Init(void)
{
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 9600;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_9B; // 设置字长为9位
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

- **波特率设置**：波特率要根据实际应用场景和通信需求来设定，9600是一个常见的值，但也可以根据需要调整。
- **字长配置**：关键在于`UART_WORDLENGTH_9B`的设置，它将允许每个数据包包含9位数据。
- **停止位、奇偶校验位**：这些选项根据具体的协议要求进行配置，这里设置为1个停止位，无奇偶校验位。

在代码编写完成后，需要进行编译和调试。通过串口调试助手发送数据，观察数据是否能正确地进行发送和接收。如果没有成功，可能需要检查初始化代码以及硬件连接是否正确。

## 3.2 9位数据宽度的软件配置

### 3.2.1 串口工作模式的选择与配置

STM32的串口工作模式配置通常在初始化函数中进行。选择合适的模式对通信的可靠性非常关键。例如，如果需要进行硬件流控制，则需要选择支持硬件流控制的模式，并进