STM32串口通信实战：5个必备技巧，畅通无阻

# 1. STM32串口通信基础

串口通信是一种常用的数据传输方式，广泛应用于嵌入式系统中。STM32微控制器提供了丰富的串口资源，支持多种通信协议。本章将介绍STM32串口通信的基础知识，包括串口硬件结构、通信原理和基本配置。

### 1.1 串口硬件结构

STM32微控制器集成了多个串口外设，称为USART（通用同步/异步收发器）。USART由发送器、接收器、时钟发生器和控制逻辑组成。发送器负责将数据转换为串行比特流，接收器负责将串行比特流还原为数据。时钟发生器提供发送和接收数据的时钟信号。控制逻辑负责管理数据流和配置串口参数。

### 1.2 串口通信原理

串口通信采用异步通信方式，即数据在串行总线上按位传输，没有时钟信号同步。发送方和接收方约定好波特率（比特率）、数据位数、停止位数和奇偶校验等通信参数。发送方将数据按约定格式发送出去，接收方根据约定格式解析数据。

# 2. 串口通信配置与初始化

### 2.1 串口硬件配置

STM32微控制器通常有多个串口外设，每个串口都有特定的引脚配置。串口硬件配置主要涉及以下方面：

- **选择串口外设：**确定要使用的串口外设，例如 USART1、USART2 等。
- **配置串口引脚：**设置串口引脚的复用功能，使其连接到对应的串口外设。
- **时钟配置：**为串口外设提供时钟源，确保其正常工作。

### 2.2 串口初始化设置

串口初始化设置涉及配置串口外设的各种参数，以满足通信需求。主要包括以下内容：

- **波特率：**设置串口通信的速率，单位为比特/秒。
- **数据位：**指定每个数据帧中传输的数据位数，通常为 8 位或 9 位。
- **停止位：**指定数据帧末尾的停止位数，通常为 1 位或 2 位。
- **奇偶校验：**设置奇偶校验模式，以检测数据传输中的错误。
- **流控制：**配置硬件流控制或软件流控制，以管理数据流。

### 2.3 中断配置与处理

串口中断用于在数据接收或发送时通知处理器。中断配置主要包括：

- **中断使能：**为串口外设使能接收中断和发送中断。
- **中断优先级：**设置串口中断的优先级，以确定其在其他中断中的处理顺序。
- **中断处理函数：**编写中断处理函数，在中断发生时执行相应的处理逻辑。

**代码示例：**

// 串口初始化设置
void USART_Init(USART_TypeDef *USARTx) {
  // 波特率设置
  USARTx->BRR = (uint16_t)(SystemCoreClock / 115200);

  // 数据位、停止位、奇偶校验设置
  USARTx->CR1 = (uint32_t)(USART_CR1_TE | USART_CR1_RE |
                            USART_CR1_8M | USART_CR1_PS);

  // 中断使能
  USARTx->CR1 |= USART_CR1_RXNEIE | USART_CR1_TXEIE;

  // 中断优先级设置
  NVIC_SetPriority(USARTx_IRQn, 3);
}

// 中断处理函数
void USARTx_IRQHandler(void) {
  // 接收中断处理
  if (USARTx->SR & USART_SR_RXNE) {
    // 读取接收到的数据
    uint8_t data = USARTx->DR;
  }

  // 发送中断处理
  if (USARTx->SR & USART_SR_TXE) {
    // 发送数据
    USARTx->DR = data;
  }
}

**代码逻辑分析：**

- `USART_Init()`函数负责初始化串口外设。
- `BRR`寄存器设置串口的波特率。
- `CR1`寄存器配置数据位、停止位、奇偶校验等参数。
- `CR1`寄存器使能接收中断和发送中断。
- `NVIC_SetPriority()`函数设置串口中断的优先级。
- `USARTx_IRQHandler()`函数是串口中断处理函数，处理接收和发送中断。

# 3. 串口数据收发实践

### 3.1 数据发送与接收流程

STM32串口数据收发流程主要分为以下几个步骤：

- **数据准备：**应用程序准备要发送的数据，并将其存储在数据缓冲区中。
- **发送数据：**应用程序调用串口发送函数，将数据从缓冲区发送到串口外设。
- **串口发送：**串口外设将数据通过串口引脚发送出去。
- **接收数据：**串口外设接收到数据后，将其存储在接收缓冲区中。
- **数据读取：**应用程序调用串口接收函数，将数据从接收缓冲区读取到应用程序中。

**代码块 1：串口数据发送流程**

void uart_send_data(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *data, uint16_t len)
{
    HAL_UART_Transmit(huart, data, len, HAL_MAX_DELAY);
}

**逻辑分析：**

`uart_send_data()` 函数用于发送数据。它接收三个参数：UART句柄、要发送的数据以及数据的长度。函数使用 HAL 库函数 `HAL_UART_Tran