STM32单片机通信接口解析：串口、I2C、SPI，深入理解（附实战代码）

# 1. STM32单片机通信接口概述

STM32单片机作为一款功能强大的微控制器，提供了丰富的通信接口，包括串口、I2C和SPI。这些接口支持与外部设备进行数据交换，扩展了单片机的功能。

本节将概述STM32单片机的通信接口，包括它们的特性、应用场景和编程方法。通过了解这些接口，读者可以充分利用STM32单片机的通信能力，实现各种复杂的应用。

# 2. 串口通信**

## 2.1 串口通信原理

### 2.1.1 串口硬件结构

串口（UART）是一种异步串行通信接口，用于在两个设备之间传输数据。STM32单片机集成了多个串口外设，每个串口外设都有一个独立的发送缓冲区和接收缓冲区。

串口硬件结构主要包括：

- 发送器：负责将数据从发送缓冲区移位到串行总线上。
- 接收器：负责从串行总线上接收数据并将其移位到接收缓冲区。
- 波特率发生器：负责产生串行数据传输的时钟信号。
- 控制寄存器：用于配置串口外设的各种参数，如波特率、数据位数、停止位数等。

### 2.1.2 串口通信协议

串口通信协议定义了数据在串行总线上传输的方式。常见的串口通信协议包括：

- 波特率：数据传输速率，单位为比特/秒（bps）。
- 数据位数：每个字符的数据位数，通常为 5、6、7 或 8 位。
- 停止位数：结束每个字符传输的停止位数，通常为 1 或 2 位。
- 奇偶校验：用于检测数据传输错误的可选校验位，可以是奇校验或偶校验。

## 2.2 STM32单片机串口编程

### 2.2.1 串口初始化

/* 初始化串口1，波特率为 115200，数据位数为 8 位，停止位数为 1 位，无校验 */
void USART1_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
    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_Tx | USART_Mode_Rx;

    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
}

**逻辑分析：**

- `RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE)`：使能串口1的外设时钟。
- `USART_InitTypeDef USART_InitStructure`：定义串口初始化结构体。
- `USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200`：设置波特率为 115200 bps。
- `USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b`：设置数据位数为 8 位。
- `USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1`：设置停止位数为 1 位。
- `USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No`：设置无校验。
- `USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx`：设置串口模式为收发模式。
- `USART_Init(USART1, &USART_InitStructure)`：使用初始化结构体初始化串口1。

### 2.2.2 数据收发

**发送数据：**

/* 向串口1发送一个字节 */
void USART1_SendByte(uint8_t data)
{
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
    USART_SendData(USART1, data);
}

**逻辑分析：**

- `while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET)`：等待发送缓冲区为空。
- `USART_SendData(USART1,