STM32单片机通信接口指南：串口、I2C、SPI，掌握多协议通信技巧

# 1. STM32通信接口概述**

STM32单片机集成了丰富的通信接口，包括串口、I2C和SPI，这些接口使STM32能够与外部设备进行高效的数据交换。

通信接口在嵌入式系统中扮演着至关重要的角色，它们允许STM32与传感器、显示器、存储器等外围设备进行通信。通过这些接口，STM32可以获取外部数据、控制外设并实现系统间的互联。

本章将概述STM32通信接口的特性、优势和应用场景，为后续章节深入探讨各通信协议打下基础。

# 2. 串口通信**

## 2.1 串口通信原理

串口通信是一种异步串行通信协议，它通过一条数据线和一条控制线进行数据传输。数据线传输数据，而控制线用于同步通信过程。

串口通信的优点在于其简单性和低成本。它不需要复杂的硬件，并且可以在大多数微控制器和嵌入式系统中轻松实现。

## 2.2 STM32串口配置和使用

### 2.2.1 串口初始化

要使用STM32的串口，需要先对其进行初始化。以下代码展示了如何初始化串口1：

#include "stm32f10x.h"

void USART1_Init(void) {
  // 使能串口1时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

  // 配置串口1引脚
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  // 配置串口1参数
  USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
  USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
  USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
  USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
  USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
  USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
  USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

  // 使能串口1
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

### 2.2.2 串口收发数据

串口收发数据可以通过以下函数：

// 发送一个字节
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t data) {
  while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
  USART_SendData(USARTx, data);
}

// 接收一个字节
uint8_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx) {
  while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);
  return USART_ReceiveData(USARTx);
}

### 2.2.3 串口中断处理

串口中断处理可以通过以下函数：

// 串口接收中断处理函数
void USART1_IRQHandler(void) {
  if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) {
    // 处理接收到的数据
  }
}

// 串口发送中断处理函数
void USART1_TX_IRQHandler(void) {
  if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TXE) != RESET) {
    // 处理发送的数据
  }
}

## 2.3 串口通信应用实例

### 2.3.1 串口打印调试

串口打印调试是一种常用的调试方法。通过串口输出调试信息，可以方便地查看程序运行状态。

以下代码展示了如何使用串口打印调试：

#include "stm32f10x.h"

int main(void) {
  USART1_Init();

  while (1) {
    // 打印调试信息
    USART_SendData(USART1, 'A');
  }
}

### 2.3.2 串口数据传输

串口数据传输是一种常用的数据传输方式。通过串口发送和接收数据，可以实现不同设备之间的通信。

以下代码展示了如何使用串口数据传输：

#include "stm32f10x.h"

int main(void) {
  USART1_Init();

  while (1) {
    // 接收数据
    uint8_t data = USART_ReceiveData(USART1);

    // 处理接收到的数据
  }
}

# 3. I2C通信

### 3.1 I2C通信原理

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，用于连接多个设备，例如微控制器、传感器和EEPROM。它使用两条线，一条数据线（SDA）和一条时钟线（SCL），以半双工方式进行通信。

I2C通信采用主从模式，其中一个设备（主设备）控制总线并发起通信，而其他设备（从设备）响应主设备的请求。每个从设备都有一个唯一的7位地址，用于识别。

### 3.2 STM32 I2C配置和使用

#### 3.2.1 I2C初始化

在STM32微控制器中，I2C外设通常通过LL库进行配置。LL库提供了低级的寄存器访问，允许对I2C外设进行精细控制。

以下代码示例展示了如何初始化I2C外设：

/* 使能I2C时钟 */
LL_APB1_GRP1_EnableClock(LL_APB1_GRP1_PERIPH_I2C1);

/* 复位I2C外设 */
LL_I2C_Disable(I2C1);
LL_I2C_DeInit(I2C1);

/* 配置I2C外设 */
LL_I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct;
I2C_InitStruct.PeripheralMode = LL_I2C_MODE_I2C;
I2C_InitStruct.ClockSpeed = 100000;
I2C_InitStruct.DutyCycle = LL_I2C_DUTYCYCLE_2;
I2C_InitStruct.OwnAddress1 = 0x00;
I2C_InitStruct.TypeAcknowledge = LL_I2C_ACK;
LL_I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStruct);

/* 使能I2C外设 */
LL_I2C_Enable(I2C1);

* **LL_APB1_GRP1_EnableClock(LL_APB1_GRP1_PERIPH_I2C1);**：使能I2C1外设的时钟。
* **LL_I2C_Disable(I2C1); LL_I2C_DeInit(I2C1);**：复位I2C1外设。
* **LL_I2C_InitTypeDef I2