掌握STM32单片机串口通信：串行数据收发与协议解析

# 1. STM32串口通信概述**

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，它通过串行数据总线实现设备之间的通信。STM32微控制器系列提供了强大的串口外设，支持多种串口通信协议，包括UART、USART、SPI和I2C。

串口通信具有以下特点：

- **简单易用：**串口通信的硬件结构简单，只需要几根信号线即可实现通信。
- **低成本：**串口通信的硬件成本较低，适合于各种应用场景。
- **可靠性高：**串口通信采用异步传输方式，对时钟同步要求不高，抗干扰能力强。

# 2. 串口通信理论基础

### 2.1 串口通信原理

#### 2.1.1 串行数据传输方式

串口通信采用串行数据传输方式，即数据位逐个按时间顺序依次传输，与并行数据传输方式相比，串行数据传输具有以下优点：

- **布线简单：**串口通信只需要两根线（发送线和接收线），而并行数据传输需要多根线。
- **成本低：**串口通信的硬件成本较低，因为需要的接口电路简单。
- **抗干扰能力强：**串行数据传输的抗干扰能力较强，因为数据位逐个传输，即使个别数据位受到干扰，也不会影响整个数据帧的传输。

#### 2.1.2 波特率、数据位、校验位

串口通信中，波特率、数据位和校验位是三个重要的参数：

- **波特率：**波特率表示数据传输的速度，单位是比特/秒（bps）。常见的波特率有9600、115200、1000000等。
- **数据位：**数据位表示每个数据帧中实际传输的数据位数，不包括起始位、停止位和校验位。常见的数据位有8位、9位和10位。
- **校验位：**校验位用于检测数据传输过程中的错误。常见的校验位有奇校验、偶校验和无校验。

### 2.2 STM32串口硬件架构

#### 2.2.1 串口寄存器

STM32的串口硬件架构由多个寄存器组成，这些寄存器控制着串口通信的各个方面。主要寄存器包括：

- **USART_CR1：**控制寄存器1，用于配置串口的基本功能，如波特率、数据位、校验位等。
- **USART_CR2：**控制寄存器2，用于配置串口的高级功能，如中断使能、接收缓冲区大小等。
- **USART_SR：**状态寄存器，用于指示串口的状态，如发送缓冲区是否为空、接收缓冲区是否已满等。
- **USART_DR：**数据寄存器，用于发送和接收数据。

#### 2.2.2 中断处理机制

STM32的串口通信支持中断处理机制，当串口发生特定事件（如数据接收完成、发送缓冲区为空等）时，会触发中断。中断处理函数可以对这些事件进行处理，从而提高程序的效率。

void USART1_IRQHandler(void)
{
    if (USART1->SR & USART_SR_RXNE) {
        // 接收缓冲区有数据
        uint8_t data = USART1->DR;
        // 处理接收到的数据
    } else if (USART1->SR & USART_SR_TXE) {
        // 发送缓冲区为空
        // 发送数据
        USART1->DR = data;
    }
}

**代码逻辑逐行解读：**

- `USART1_IRQHandler`函数是串口1的中断处理函数。
- `if (USART1->SR & USART_SR_RXNE)`判断接收缓冲区是否有数据。
- `uint8_t data = USART1->DR;`读取接收缓冲区的数据。
- `else if (USART1->SR & USART_SR_TXE)`判断发送缓冲区是否为空。
- `USART1->DR = data;`向发送缓冲区写入数据。

# 3. 串口通信实践应用**

### 3.1 串口数据收发操作

#### 3.1.1 数据发送与接收

**数据发送*