Untitled

写在前面：

    一个嵌入式系统往往不能单独工作，需要多个设备协同运作。这就需要通信，而通信的本质就是信息的传递，就像我们日常面对面的交流一样。在STM32微控制器的世界中，通信的目的就是将一个设备上的数据传输到另一个设备上。为了使这种数据传输能够顺利进行，双方必须使用相同的语言，这就涉及到通信协议。通信协议规定了数据传输的规则和格式，使得数据收发双方能够按照这些预定的规则正确地交换信息。

    本节课将介绍在单片机中常用的串口通信功能。串口是一种在单片机，传感器，执行模块等诸多设备上常用的通讯接口，在比赛中，可以通过串口读取遥控器发送来的数据，也可以通过串口读取超声波等传感器的数据，也可以使用串口在单片机和运行计算机视觉的电脑之间进行通讯。

通过本节课的学习，将掌握如何通过APB时钟计算串口的波特率，串口在cubeMX中的配置方法，串口的接收中断与空闲中断功能，串口的发送函数与发送中断。

1. 知识要点

1.1串行通信概念

   串口通信是一种常见的数据传输方式，简单来说，就是设备之间通过一根线一位一位地传输数据。串口通信就像一个英语听力考试，以下是详细的类比：

两根主要的线（发送线和接收线）：
- 发送线（TX）：就像考试时，老师通过扬声器播放听力材料，这就是发送设备发送数据。
- 接收线（RX）：就像你在考场上用耳朵听听力材料，这就是接收设备接收数据。
数据按照顺序发送和接收：
- 在听力考试中，老师会按照顺序播放一段一段的听力材料，你需要按顺序听这些材料。这就像发送设备把数据按顺序发送出去，接收设备按顺序接收这些数据。
预先约定好的传输速度和格式：
- 传输速度：在听力考试中，老师播放听力材料的速度是固定的，不能太快或太慢。同样，串口通信的双方需要预先约定好传输数据的速度（波特率），确保双方都能跟上节奏。
- 传输格式：听力材料的格式也很重要，比如一段对话还是一个故事。同样，串口通信中的数据格式也必须提前约定好，比如每段数据有多少位，有没有校验位等等。

1.2串口通信引脚介绍

   在串行通信中，TX、RX 和 GND 是三个关键的引脚，它们分别代表数据的发送、接收和接地。以下是对每个引脚的详细介绍：

TX（Transmit）：
- 功能：这是发送引脚，用于将数据从发送设备传输到接收设备。
- 工作原理：发送设备通过TX引脚将数据一位一位地发送出去。这个数据是按照之前约定好的波特率和数据格式发送的。
RX（Receive）：
- 功能：这是接收引脚，用于从发送设备接收数据。
- 工作原理：接收设备通过RX引脚一位一位地接收数据，并根据预定的规则解码这些数据。
GND（Ground）：
- 功能：这是地线，用于提供一个共同的电气基准。
- 工作原理：所有参与通信的设备都需要连接到同一个GND，以确保电压水平一致，避免信号干扰和错误数据传输。

1.3串口通信数据原理

串行通信是一种数据传输方式，它将数据一位一位地通过一条线传输到另一个设备。这个过程有点像把一长串的珠子一颗一颗地穿到一条线上，然后再一颗一颗地取下来。所以数据在传输前需要转换成二进制格式，这是因为计算机和电子设备只能处理二进制（0和1）。以下是数据变成二进制格式并通过串行通信发送的过程：

数据转换：将要传输的数据（如字符或数字）转换成二进制格式。例如，字符'A'的ASCII码是65，对应的二进制是01000001。
添加控制信息：在实际传输中，每个数据字节可能会加上一些额外的信息，如起始位、停止位和校验位。

①起始位： 起始位必须是持续一个比特时间的逻辑0电平，标志传输一个字符的开始，接收方可用起始位使自己的接收时钟与发送方的数据同步。

②数据位： 数据位紧跟在起始位之后，是通信中的真正有效信息。数据位的位数可以由通信双方共同约定。传输数据时先传送字符的低位，后传送字符的高位。

③奇偶校验位： 奇偶校验位仅占一位，用于进行奇校验或偶校验，奇偶检验位不是必须有的。如果是奇校验，需要保证传输的数据总共有奇数个逻辑高位；如果是偶校验，需要保证传输的数据总共有偶数个逻辑高位。

④停止位： 停止位可以是是1位、1.5位或2位，可以由软件设定。它一定是逻辑1电平，标志着传输一个字符的结束。

⑤空闲位： 空闲位是指从一个字符的停止位结束到下一个字符的起始位开始，表示线路处于空闲状态，必须由高电平来填充。
逐位传输：数据按顺序一位一位地通过发送线传输。例如，对于字符'A'，完整的传输序列可能是：起始位（0）- 01000001（数据位）- 停止位（1）