一、通讯基本概念

1.数据传输的方式

①串行通讯

指通信双方按位进行，遵守时序的一种通信方式。

特点：通信线路少，布线简便易行，施工方便，结构灵活，系统间协商协议，自由度及灵活度较高，因此在电子电路设计、信息传递等诸多方面的应用越来越多。

②并行通讯

指多比特数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，数据也就容易出错。

③特点对比

2.数据通讯方向

①单工

单工通信信道是单向信道，发送端和接收端的身份是固定的，发送端只能发送信息，不能接收信息；接收端只能接收信息，不能发送信息，数据信号仅从一端传送到另一端，即信息流是单方向的。

②半双工

双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。

③全双工

又称为双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息的信息交互方式。

3.通讯的数据同步方式

①同步通信

同步通信是一种比特同步通信技术，要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号，即：发送方发出数据后，等接收方发回响应以后才发下一个数据包的通讯方式。

②异步通信

指通信中两个字符（8位）之间的时间间隔是不固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的,即：发送方发出数据后，不等接收方发回响应，接着发送下个数据包的通讯方式。

二、USART串口通信

1.串口通讯协议简介

①物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。
②协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。

2.STM32 的 USART 简介
通用同步异步收发器可以灵活地与外部设备进行全双工数据交换。有别于 USART，它还有具有UART外设(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)，它是在 USART基础上裁剪掉了同步通信功能，只有异步通信。简单区分同步和异步就是看通信时需不需要对外提供时钟输出，我们平时用的串口通信基本都是 UART。

3.USART功能框图
链接.

三、USART串口通信实践

1.实验环境

• 野火MINI（STM32F103RC）
• IDE：KEIL5 MDK
• 实验串口：USART1

STM32开发板串口硬件原理图:

2.实验目的

• STM32不断的给电脑发送“hello windows!”；只有当输入 “Stop,stm32!”后，STM32才终止向电脑发送消息。

3.新创建三个子文件，bsp_usart.c，bsp_usart.h，main.c，并将三个文件添加到以引入STM32固件库的工程中。
bsp_usart.h代码：

#ifndef __BSP_USART_H__
#define __BSP_USART_H__#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>/******************************************************串口的宏定义：总线时钟宏和GPIO的宏
*******************************************************/// 串口USART1
#define  DEBUG_USARTx                   USART1
#define  DEBUG_USART_CLK                RCC_APB2Periph_USART1
#define  DEBUG_USART_APBxClkCmd         RCC_APB2PeriphClockCmd
#define  DEBUG_USART_BAUDRATE           115200// USART GPIO 引脚宏定义
#define  DEBUG_USART_GPIO_CLK           (RCC_APB2Periph_GPIOA)
#define  DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd    RCC_APB2PeriphClockCmd#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT       GPIOA   
#define  DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_9
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT       GPIOA
#define  DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN        GPIO_Pin_10#define  DEBUG_USART_IRQ                USART1_IRQn
#define  DEBUG_USART_IRQHandler         USART1_IRQHandler// 函数
void USART_Config(void);
void Usart_SendByte(USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch);
void Usart_SendString(USART_TypeDef * pUSARTx, char *str);
void delay_ms(uint16_t delay_ms);#endif /*__BSP_USART_H__*/

bsp_usart.c代码：

#include "bsp_usart.h"/**************************************************配置嵌套向量中断控制器NVIC
**************************************************/
static void NVIC_Configuration(void)
{NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;// 嵌套向量中断控制器组选择NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 配置USART为中断源NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = DEBUG_USART_IRQ;// 抢断优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;// 子优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;// 使能中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;// 初始化配置NVICNVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}/**************************************************USART初始化配置
**************************************************/
void USART_Config(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;// 打开串口GPIO的时钟DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);// 打开串口外设的时钟DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);// 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);// 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);// 配置串口的工作参数// 配置波特率USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;// 配置 针数据字长USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;// 配置停止位USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;// 配置校验位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;// 配置硬件流控制USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;// 配置工作模式，收发一起USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;// 完成串口的初始化配置USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);// 串口中断优先级配置NVIC_Configuration();// 使能串口接收中断USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);	// 使能串口USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);
}/**************************************************发送一个字节
**************************************************/
void Usart_SendByte(USART_TypeDef * pUSARTx, uint8_t ch)
{// 发送一个字节数据到USARTUSART_SendData(pUSARTx, ch);// 等待发送数据寄存器为空while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
}/**************************************************发送字符串
**************************************************/
void Usart_SendString(USART_TypeDef * pUSARTx, char *str)
{do{Usart_SendByte(pUSARTx, *str++);}while(*str != '\0');// 等待发送完成while(USART_GetFlagStatus(pUSARTx,USART_FLAG_TC) == RESET);
}/**************************************************微秒级的延时
**************************************************/
void delay_us(uint32_t delay_us)
{    volatile unsigned int num;volatile unsigned int t;for (num = 0; num < delay_us; num++){t = 11;while (t != 0){t--;}}
}/**************************************************毫秒级的延时
**************************************************/
void delay_ms(uint16_t delay_ms)
{    volatile unsigned int num;for (num = 0; num < delay_ms; num++){delay_us(1000);}
}/***************************************************重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
****************************************************/
int fputc(int ch, FILE *f)
{// 发送一个字节数据到串口USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);// 等待发送完毕while(USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);return (ch);
}/*********************************************************重定向c库函数scanf到串口，重定向后可使用scanf、getchar函数
**********************************************************/
int fgetc(FILE *f)
{// 等待串口输入数据while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_RXNE) == RESET);return (int)USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);
}

main.c代码：

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"// 接收缓冲，最大100个字节
uint8_t USART_RX_BUF[100];
// 接收状态标记位
uint16_t USART_RX_FLAG=0;/*********************************************************串口中断函数
**********************************************************/
void DEBUG_USART_IRQHandler(void)
{uint8_t temp;//接收中断if(USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE) != RESET){// 读取接收的数据temp = USART_ReceiveData(DEBUG_USARTx);//接收未完成if((USART_RX_FLAG & 0x8000)==0){//接收到了0x0dif(USART_RX_FLAG & 0x4000){// 接收错误,重新开始if(temp != 0x0a) USART_RX_FLAG=0;// 接收完成else USART_RX_FLAG |= 0x8000;}// 还未接收到0x0delse{if(temp == 0x0d) USART_RX_FLAG |= 0x4000;else{USART_RX_BUF[USART_RX_FLAG & 0x3FFF]=temp;USART_RX_FLAG++;//接收数据错误，重新开始接收if(USART_RX_FLAG > 99) USART_RX_FLAG=0;}}}}
}int main(void)
{uint8_t len=0;uint8_t i=0;// USART初始化USART_Config();while(1){if(USART_RX_FLAG & 0x8000){// 获取接收到的数据长度len = USART_RX_FLAG & 0x3FFF;printf("你发送的消息为：");for(i=0; i<len;i++){// 向串口发送数据USART_SendData(DEBUG_USARTx, USART_RX_BUF[i]);//等待发送结束while(USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TC)!=SET);}printf("\n\n");if(strcmp((char *)USART_RX_BUF,"Stop,stm32!")==0){printf("stm32已停止发送！");break;}USART_RX_FLAG=0;memset(USART_RX_BUF,0,sizeof(USART_RX_BUF));}else{printf("hello windows!\n");delay_ms(800);}}
}

编译后烧录程序，在野火多功能调试程序下运行程序

四、效果演示

五、参考资料

《零死角玩转STM32——mini版本》
stm32串口通信 —— USART通信实践.