STM32串口通信案例分析：剖析典型应用，学习实战经验

# 1. STM32串口通信基础**

串口通信是一种广泛应用于嵌入式系统中的数据传输方式，STM32微控制器内置了串口外设，支持异步和同步通信模式。本节将介绍STM32串口通信的基础知识，包括串口硬件结构、通信原理、配置和初始化。

串口通信涉及两个设备：发送设备和接收设备。发送设备将数据通过串口发送出去，接收设备接收并处理数据。串口通信使用串行通信方式，即数据以位为单位逐个发送和接收。为了确保数据传输的可靠性，串口通信协议通常采用数据帧格式，其中包含数据头、数据体和数据尾，并可能包含校验位以检测数据传输中的错误。

# 2. STM32串口通信编程技巧

### 2.1 串口初始化和配置

STM32的串口通信需要进行初始化和配置，才能正常工作。初始化和配置主要包括波特率设置、数据位、停止位和校验位配置。

#### 2.1.1 波特率设置

波特率是串口通信中每秒传输的比特数，单位为bps（比特/秒）。不同的波特率适用于不同的应用场景，如低速波特率（9600bps）适用于调试和数据传输，高速波特率（115200bps）适用于大数据量传输。

波特率的设置通过设置串口外设的波特率寄存器（UART_BRR）来实现。公式为：

UART_BRR = (PCLK / (8 * BaudRate)) - 1

其中：

* PCLK：串口外设时钟频率
* BaudRate：波特率

#### 2.1.2 数据位、停止位和校验位配置

数据位是指每个数据帧中传输的数据位数，通常为8位或9位。停止位是指数据帧末尾的停止位数，通常为1位或2位。校验位用于检测数据传输中的错误，通常为无校验、奇校验或偶校验。

数据位、停止位和校验位的配置通过设置串口外设的控制寄存器（UART_CR1）来实现。

### 2.2 数据收发操作

串口通信的数据收发操作可以通过轮询方式或中断方式实现。

#### 2.2.1 轮询方式收发数据

轮询方式收发数据是指CPU不断轮询串口外设的状态寄存器，检查是否有数据可读或可写。当状态寄存器表明有数据可读或可写时，CPU再进行数据读写操作。

轮询方式收发数据简单易用，但效率较低，因为CPU需要不断轮询状态寄存器，浪费了大量时间。

#### 2.2.2 中断方式收发数据

中断方式收发数据是指当串口外设有数据可读或可写时，触发中断，CPU再进行数据读写操作。中断方式收发数据效率较高，因为CPU只有在有数据可读或可写时才执行中断服务程序，节省了大量时间。

中断方式收发数据需要配置串口外设的中断，包括中断使能、中断优先级和中断服务程序。

### 2.3 串口通信协议设计

串口通信协议设计包括数据帧格式和数据校验和错误处理。

#### 2.3.1 数据帧格式

数据帧格式定义了数据帧的结构，包括帧头、帧长、数据区、校验和和帧尾。数据帧格式的设计需要考虑数据传输的可靠性和效率。

#### 2.3.2 数据校验和错误处理

数据校验和错误处理用于检测和处理数据传输中的错误。数据校验和通过计算数据帧中数据的校验和值来实现，错误处理通过校验和值来判断数据帧是否出错。

数据校验和错误处理可以提高数据传输的可靠性，确保数据传输的正确性。

# 3.1 串口调试与数据传输

串口通信在嵌入式系统中广泛用于调试和数据传输。在调试阶段，串口可以方便地输出系统信息、调试信息和错误信息，帮助开发人员快速定位问题。在数据传输方面，串口可以实现与外部设备的数据交换，例如与上位机、传感器和显示屏进行通信。

#### 3.1.1 使用串口助手进行调试

串口助手是一种常用的调试工具，可以与目标设备通过串口进行通信。常见的串口助手包括串口调试助手、Tera Term和PuTTY等。使用串口助手进行调试时，需要设置正确的串口参数，包括波特率、数据位、停止位和校验位，以匹配目标设备的串口配置。

在串口助手上，可以发送命令或数据到目标设备，并接收