STM32串口通信详解

在现代嵌入式系统开发中，STM32微控制器（MCU）凭借其强大的功能和灵活的配置，成为了众多开发者的首选。其中，串口通信作为MCU与外界进行数据交换的重要手段，其重要性不言而喻。本文将详细介绍STM32的串口通信，包括其基础原理、配置方法以及实际应用。

一、串口通信基础

串口通信，即串行通信，是一种将数据按位顺序传输的通信方式。与并行通信相比，串口通信占用的引脚资源较少，这对于引脚资源紧张的MCU来说尤为重要。然而，由于每次只能传输一个数据位，串口通信的传输速度相对较慢。

STM32提供了两种主要的串口通信接口：UART（通用异步收发器）和USART（通用同步/异步收发器）。UART是一种异步通信协议，它使用起始位、数据位、校验位和停止位来定义一个字符的传输格式。而USART则支持同步和异步两种通信模式，具备更高的数据传输速率和更好的抗干扰能力。

二、STM32串口通信原理

STM32的串口通信模块主要包括发送和接收两个部分。发送数据时，内核或DMA外设将数据从内存写入到发送数据寄存器TDR，然后发送控制器自动将数据从TDR加载到发送移位寄存器，并通过串口线TX将数据一位一位地发送出去。接收数据时，数据从串口线RX一位一位地输入到接收移位寄存器，然后自动转移到接收数据寄存器RDR，最后由内核指令或DMA读取到内存中。

三、STM32串口通信配置

在进行STM32串口通信之前，需要对串口通信参数进行配置。这些参数包括波特率、数据位、停止位、校验位等。其中，波特率表示每秒钟传输的bit数，在STM32F103系列中，最高可达4.5Mbps。数据位表示每个字符的数据长度，通常为8位或9位。停止位用于表示字符的结束，通常为1bit或2bit。校验位用于检查数据传输的正确性，可以设置为无校验、奇校验或偶校验。

在STM32中，这些参数可以通过配置相应的寄存器来实现。例如，通过配置USART_BRR寄存器可以设置波特率，通过配置USART_CR1和USART_CR2寄存器可以设置数据位、停止位和校验位等参数。

四、STM32串口通信编程

在进行STM32串口通信编程时，通常使用HAL库或标准外设库等提供的API函数来配置串口通信参数和发送/接收数据。初始化串口通信参数包括设置波特率、数据位、停止位和校验位等。发送数据时，使用发送函数将数据写入串口发送缓冲区，并等待数据发送完成。接收数据时，使用接收函数从串口接收缓冲区读取数据，并判断接收缓冲区是否有数据可读。

以下是一个简单的STM32串口通信示例程序。该程序使用STM32CubeMX配置软件创建项目，并基于HAL库进行编程。在main函数中，初始化USART1，并配置为9600波特率、8位数据位、无校验位和1位停止位。然后，在while循环中发送和接收数据。

c

#include "main.h"

#include "stm32f4xx_hal.h"

UART_HandleTypeDef huart1;

// 初始化函数

void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_USART1_UART_Init(void);

int main(void) {

   HAL_Init();

   SystemClock_Config();

   MX_GPIO_Init();

   MX_USART1_UART_Init();

   char *message = "Hello, STM32 UART!\r\n";

   HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)message, strlen(message), HAL_MAX_DELAY);

   while (1) {

       char rx_data;

       HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t*)&rx_data, 1, HAL_MAX_DELAY);

       HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&rx_data, 1, HAL_MAX_DELAY);

   }

}

// USART1初始化函数

static void MX_USART1_UART_Init(void) {

   huart1.Instance = USART1;

   huart1.Init.BaudRate = 9600;

   huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

   huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

   huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;

   huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

   huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

   huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

   HAL_UART_Init(&huart1);

}

// 其他初始化函数（略）

五、总结

STM32的串口通信功能强大且灵活，广泛应用于各种嵌入式系统中。通过合理配置串口通信参数和编写相应的程序，可以实现MCU与其他设备之间的高效数据交换。掌握STM32串口通信的基础知识和编程实现方法，对于提高嵌入式系统开发的效率和质量具有重要意义。