单片机（7）串口通信介绍

凯之牙
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       串口：全称串行接口，也称串行通信接口或串行通讯接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的扩展接口。串行接口 （Serial Interface）是指数据一位一位地顺序传送。其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。

       STM32的串行通信接口：

  1. UART：通用同步收发器。
  2. USART：通用同步异步收发器。 （大容量STM32F10x系列芯片包含两个UART与三个USART）

USART概述

       USART框图：

在这里插入图片描述

       相关初始化：

typedef struct
{
  uint32_t USART_BaudRate; //波特率设置
  uint16_t USART_WordLength;//数据字长          
  uint16_t USART_StopBits;//停止位            
  uint16_t USART_Parity;//奇偶位校验             
  uint16_t USART_Mode;//模式（发送或接收）               
  uint16_t USART_HardwareFlowControl; //硬件流控制
} USART_InitTypeDef;

奇偶校验位：偶校验：输送的8位数据的1如果为偶数则为0，奇数为1。（使1为偶数） 奇校验：输送的8位数据的1如果为奇数则为0，偶数为1。（使1为奇数） 作用：提高数据传输的准确性。

波特率：每秒钟传送的码元符号的个数，它是对符号传输速率的一种度量，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示，1波特即指每秒传输1个符号。（一个数字脉冲就是一个码元，如‘1’,'0'各是一个码元）

通信方式

按输送位数

  1. 并行通信：数据各个位同时传输（速度快但占用引脚多）。

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  1. 串行通信：数据按位顺序传输（速度慢但占用引脚少）。

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按传输方向

  1. 单工：只支持数据单方向传输。

  2. 半双工：允许数据双向传输，但同一时刻数据只能往一个方向传输，即方向可改变的单工通信。

  3. 全双工：允许数据同时在两个方向上传输。

在这里插入图片描述

按传输有无时钟

  1. 同步通信：带时钟同步信号传输（SPI，IIC通信接口）。

在这里插入图片描述

在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率始终保持一致（同步），保证了通信双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系。

  1. 异步通信：不带时钟同步信号（UART通用异步收发器，单总线）。

在这里插入图片描述

同步通信与异步通信区别：

  1. 同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致，发送端发送连续的比特流；异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步，发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节；
  2. 同步通信效率高，异步通信效率较低。（异步通信必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位）；
  3. 同步通信较复杂，双方时钟的允许误差较小；异步通信简单，双方时钟可允许一定误差；
  4. 同步通信可用于点对多点，异步通信只适用于点对点。

USART初始化步骤

  1. 串口时钟使能，GPIO时钟使能；
  2. GPIO端口模式设置；
  3. 串口参数初始化；
  4. 开启中断并初始化NVIC；（若开启中断）
  5. 使能相应串口；
  6. 编写中断处理函数；
  7. 串口数据收发及传输状态获取。

       例：

void MY_USART1_Init(void)
{
 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStrue;//相应结构体初始化
 USART_InitTypeDef USART_InitStrue;
 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStrue;
 
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//使能GPIO时钟
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//使能串口时钟
 
 GPIO_InitStrue.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//GPIO9的初始化
 GPIO_InitStrue.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;
 GPIO_InitStrue.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStrue);
 
  GPIO_InitStrue.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;//GPIO10的初始化
 GPIO_InitStrue.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
 GPIO_InitStrue.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;
  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStrue);
 
 USART_InitStrue.USART_BaudRate=115200;//初始化串口相关参数
 USART_InitStrue.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
 USART_InitStrue.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//使能发送与接收
 USART_InitStrue.USART_Parity=USART_Parity_No;//取消奇偶校验
 USART_InitStrue.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
 USART_InitStrue.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
 USART_Init(USART1,&USART_InitStrue);
 USART_Cmd(USART1,ENABLE);//使能串口
 
 USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//串口一中断函数：接收中断
 
  NVIC_InitStrue.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;//确定通道
 NVIC_InitStrue.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//开启上述通道
 NVIC_InitStrue.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;//设置抢占优先级
 NVIC_InitStrue.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;//子优先级
 NVIC_Init(&NVIC_InitStrue);//优先级初始化
}

void USART1_IRQHandler(void)//中断处理函数
{
 u8 sju;
 if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE))//如果接收到数据
 {
  sju=USART_ReceiveData(USART1);//读该串口的数据
  USART_SendData(USART1,sju);//把数据发送出去
 }
}

int main(void)
 { 
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//系统优先级分组设置为2
  MY_USART1_Init();
  while(1);
 }

附串口操作相关库函数：

void USART_Init();//串口初始化
void USART_Cmd();//使能串口
void  USART_ITConfig();//使能相关中断

void  USART_SendData();//发送数据到串口
uint16_t USART_ReceiveData();//接收数据

FlagStatus USART_GetFlagStatus();//获取状态标志位
void USART_ClearFlag();//清除状态标志位
ITStatus USART_GetITStatus();//获取中断状态标志位
void USART_ClearITPendingBit();//清除状态标志位
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