串口通訊簡介：
串口通訊(Serial Communication)是一種設(shè)備間非常常用的串行通訊方式，因?yàn)樗唵伪憬?，因此大部分電子設(shè)備都支持該通訊方式。
通訊結(jié)構(gòu)
設(shè)備內(nèi)部一般以TTL電平傳輸，設(shè)備之間是通過RS232/RS485電平標(biāo)準(zhǔn)傳輸。
兩個設(shè)備或者器件要想實(shí)現(xiàn)串口通訊，要電平匹配才能夠正常通訊。
電平標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)使用的電平標(biāo)準(zhǔn)不同，串口通訊可分為 RS232標(biāo)準(zhǔn)及TTL標(biāo)準(zhǔn)，具體標(biāo)準(zhǔn)如下：
在電子電路中，模塊之間常使用TTL的電平標(biāo)準(zhǔn)，但其抗干擾能力較弱，為了增加串口的通訊距離及抗干擾能力，使用RS-232電平標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)備之間傳輸信息，經(jīng)常使用MA3232芯片對TTL電平及RS-232電平進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。
協(xié)議層
1.數(shù)據(jù)包
串口通訊的數(shù)據(jù)包由發(fā)送設(shè)備通過自身的TXD接口傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備得RXD接口，在協(xié)議層中規(guī)定了數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，具體包括起始位、主體數(shù)據(jù)（8位或9位）、校驗(yàn)位以及停止位，通訊的雙方必須將數(shù)據(jù)包的格式約定一致才能正常收發(fā)數(shù)據(jù)。
2.波特率
由于異步通信中沒有時鐘信號，所以接收雙方要約定好波特率，即每秒傳輸?shù)拇a元個數(shù)，以便對信號進(jìn)行解碼，常見的波特率有4800、9600、115200等。STM32中波特率的設(shè)置通過串口初始化結(jié)構(gòu)體來實(shí)現(xiàn)。
3.起始和停止信號
數(shù)據(jù)包的首尾分別是起始位和停止位，數(shù)據(jù)包的起始信號由一個邏輯0的數(shù)據(jù)位表示，停止位信號可由0.5、1、1.5、2個邏輯1的數(shù)據(jù)位表示，雙方需約定一致。STM32中起始和停止信號的設(shè)置也是通過串口初始化結(jié)構(gòu)體來實(shí)現(xiàn)。
4.有效數(shù)據(jù)
有效數(shù)據(jù)規(guī)定了主題數(shù)據(jù)的長度，一般為8或9位，其在STM32中也是通過串口初始化結(jié)構(gòu)體來實(shí)現(xiàn)的。
5.數(shù)據(jù)校驗(yàn)
在有效數(shù)據(jù)之后，有一個可選的數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。由于數(shù)據(jù)通信相對更容易受到外部干擾導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，可以在傳輸過程加上校驗(yàn)位來解決這個問題。校驗(yàn)方法有奇校驗(yàn)(odd)、偶校驗(yàn)(even)、 0 校驗(yàn)(space)、 1 校驗(yàn)(mark)以及無(noparity)。這些也都可以在串口初始化結(jié)構(gòu)體中實(shí)現(xiàn)的。
串口是我們常用的一個數(shù)據(jù)傳輸接口，STM32F103系列單片機(jī)共有5個串口，
?其中1-3是通用同步/異步串行接口USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)，
4、5是通用異步串行接口UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)。
STM32比51單片機(jī)好用的一個地方就是串口比較多，51單片機(jī)一般只有2個串口，有時不夠用。
下面以USART1為例，說明一下STM32串口設(shè)置的一般步驟：
1) 串口時鐘使能，GPIO 時鐘使能
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能USART1，GPIOA時鐘
2) GPIO端口設(shè)置
設(shè)置發(fā)送和接收引腳的信息，將Tx（發(fā)送引腳）配置為推挽復(fù)用模式用來發(fā)送數(shù)據(jù)，Rx（接收引腳）配置為浮空輸入模式用來接收數(shù)據(jù)。
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//USART1_TX GPIOA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //復(fù)用推挽輸出
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9
//USART1_RX GPIOA.10初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空輸入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.103)Usart1 NVIC 配置（如果需要開啟中斷，才進(jìn)行本步驟的設(shè)置）
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//Usart1 NVIC 配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ; //搶占優(yōu)先級3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子優(yōu)先級3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據(jù)指定的參數(shù)初始化NVIC寄存器
//如果需要接收串口數(shù)據(jù)，則開啟串口接收中斷
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//開啟串口接受中斷4) 串口參數(shù)初始化
USART_InitTypeDef結(jié)構(gòu)體，內(nèi)部包含串口通訊相關(guān)工作參數(shù)：
typedef struct {
uint32_t USART_BaudRate; // 波特率
uint16_t USART_WordLength; // 字長
uint16_t USART_StopBits; // 停止位
uint16_t USART_Parity; // 校驗(yàn)位
uint16_t USART_Mode; // USART 模式
uint16_t USART_HardwareFlowControl; // 硬件流控制
} USART_InitTypeDef;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字長為8位數(shù)據(jù)格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一個停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//無奇偶校驗(yàn)位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//無硬件數(shù)據(jù)流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發(fā)模式
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口15) 使能串口
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1
6) 編寫串口發(fā)送函數(shù)
//發(fā)送一個字節(jié)
void USART1_Send_Byte(u8 Data)
{
USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC);
USART_SendData(USART1,Data);
while( USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET );
}
//發(fā)送字符串，遇到字符串結(jié)尾標(biāo)志'\0'結(jié)束
void USART1_Send_String(u8 *Data)
{
while(*Data)
USART1_Send_Byte(*Data++);
}
//按長度發(fā)送字符串，這種方法可以發(fā)送含0x00的字符串
void USART1_Send_String_By_Lens(u8 *Data, int Len)
{
int i;
for(i=0; i<Len; i++)
{
USART_SendData(USART1, Data[i]);
while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)==RESET); //串口1發(fā)送數(shù)據(jù)
}
}
//重定向printf函數(shù)發(fā)送字符串，一般使用此函數(shù)直接輸出打印調(diào)試信息，使用方法跟C語言中的使用方法一致。
int fputc(int ch, FILE *f)
{
USART_SendData( DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);
/* 等待發(fā)送完畢 */
while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
return ch;
}7) 編寫中斷處理函數(shù)
//串口1中斷服務(wù)程序，此接收的數(shù)據(jù)是以0x0D、0x0A結(jié)尾為標(biāo)志的數(shù)據(jù)幀。
void USART1_IRQHandler(void)
{
u8 Res;
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中斷(接收到的數(shù)據(jù)必須是0x0d 0x0a結(jié)尾)
{
USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_RXNE); //清除標(biāo)志位
Res =USART_ReceiveData(USART1); //讀取接收到的數(shù)據(jù)
if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
{
if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
{
if(Res==0x0D)
USART_RX_STA|=0x4000;
else if(Res!=0x0a)
USART_RX_STA=0;//接收錯誤,重新開始
else
USART_RX_STA|=0x8000; //接收完成了
}
else //還沒收到0X0D
{
if(Res==0x0d)
USART_RX_STA|=0x4000;
else
{
USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
USART_RX_STA++;
if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))
USART_RX_STA=0;//接收數(shù)據(jù)錯誤,重新開始接收
}
}
}
}
}
//接收完數(shù)據(jù)之后，在main函數(shù)中對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
if(USART_RX_STA&0x8000)
{
//得到此次接收到的數(shù)據(jù)長度，即USART_RX_BUF數(shù)組中的有效數(shù)據(jù)長度
uart1Len=USART_RX_STA&0x3f;
//對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，接收的數(shù)據(jù)暫存在USART_RX_BUF數(shù)組中
//... ...
USART_RX_STA=0;
memset(USART_RX_BUF, 0, sizeof(USART_RX_BUF)); //清空數(shù)組
}串口應(yīng)用：
與TTL串口傳感器或模塊直接通訊；
轉(zhuǎn)為RS232與PC通訊；
轉(zhuǎn)為RS485與485部件的傳感器或器件通訊；
USB轉(zhuǎn)串口的原理圖：
使用CH340C芯片的話，就可以省略外部晶振了，可以節(jié)省PCB布局空間；
win7系統(tǒng)一般選擇CH340作為USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動，Win10系統(tǒng)下選擇CH341驅(qū)動作為USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動；
TTL串口轉(zhuǎn)RS232原理圖：
TTL串口轉(zhuǎn)RS485原理圖：
RS485總線一般使用時默認(rèn)處于接收狀態(tài)。
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