串口通信算得上是单片机中最常用、最基础的一种通讯方式。常用可作为一种调试的手段，与单片机通讯监控数据、发送指令，也可以用作两个单片机之间互相通讯使用。

基本原理#

并行和串行#

• 并行通信：各个数据位同时传输，速度快但占用引脚资源多。
• 串行通信：数据按位顺序传输，占用引脚资源少但速度相对慢。

单工、半双工和全双工#

• 单工：数据只在一个方向上进行传输。
• 半双工：允许数据在两个方向上传输，但是同一时刻，只允许数据在一个方向上传输，相当于方向可切换的单工通信。
• 全双工：允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，要求发送和接收设备都有独立的接发能力。

同步和异步#

• 同步通信：带时钟同步信号传输。例如 SPI，IIC 等通信接口。
• 异步通信：不带时钟同步信号。例如 UART，单总线。

USART 和 UART#

• UART：通用异步收发器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）
• USART：通用同步异步收发器（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）

USART 是 UART 的升级版，区别在于多了 CLK 线，在 CLK 没有信号的时候，就表明没有数据传输任务，有 CLK 信号的时候，就是正在传输信号，并且 CLK 提供了时钟同步功能，效验也更精确。

串口通讯实验#

在进行下一步实验之前，需要在 CubeMX 里配置串口下载、时钟等各类参数。
具体步骤请参考文章 HAL 库开发笔记（一） - 环境配置 中的方法进行配置。

在 CubeMX 内配置串口#

根据原理图，我们用来进行通讯实验的串口是 USART1 ，即 PA9 PA10 引脚。那么，我们首先需要在 CubeMX 内将这两个引脚配置为 USART1 的发送和接受功能，然后点击左侧 USART1 标签页，将模式（Mode）设为异步（Asynchronous），并在下方修改波特率（Baud Rate）等参数：

参数详情如下：

• 波特率设置（Baud Rate）：没有哪种波特率最好，根据实际情况进行修改，要与串口调试助手上一致。
• 数据位数（Word Length）：如果使能了奇偶校验，那么实际数据将在该位数上减一。
• 校验（Parity）：可选择奇偶校验或不校验。
• 停止位（Stop Bits）：额外一位或两位用于作为发送或接收完毕信号位。
• 数据方向（Data Direction）：可选择仅发送，仅接收或收发模式。
• 过采样（Over Sampling）：8 倍或 16 倍采样率可以有效防止数据出错。

最后，在 NVIC 标签页使能 USART1 的串口中断，如图：

在代码内配置串口#

首先需要在 stm32f4xx_it.c 末尾添加如下代码：

其中，Buffer 是在 main.c 中定义的 uint8_t 类型全局变量。这里每接受的一个字节后就产生中断，将该字节数据返回并重新开启中断。我们需要分别在 main.c 和 stm32f4xx_it.c 中定义它：

另外，在 main.c 中，我们需要在串口初始化后、主循环前，添加接收中断开启函数：

最后，我们需要对 printf 进行重定向。意思就是把 printf 函数用在 STM32 中做串口是输出功能。只需要在 usart.c 中重写 fputc 函数并使其作用于串口即可：

下载验证#

程序烧录成功后，我们打开串口助手，配置对应的端口和波特率。
本实验的效果是，发送什么内容，就返回同样的内容，如图所示：

参考与致谢#

文章作者：Power Lin
原文地址：https://wiki-power.com
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