STM32串口通信基础知识科普

STM32串口通信基础知识科普

设备之间通信的方式

一般情况下，设备之间的通信方式可以分成并行通信和串行通信两种。

并行与串行通信的区别如下表所示。

并行通信串行通信

传输原理数据各个位同时传输数据按位顺序传输

优点速度快占用引脚资源少

缺点占用引脚资源多速度相对较慢

串行通信的分类

L按照数据传送方向，分为：

单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输；

半双工：允许数据在两个方向上传输。但是,在某一时刻，只允许数据

在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信；它不需要独立的

接收端和发送端，两者可以合并一起使用一个端口。

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，需要独立的接收端和发送端。

发送----------►；可向通道；-----------接收

(a)

(b)

发送接收

嬴

(c)

2、按照通信方式,分为：

同步通信：带时钟同步信号传输。比如：SPI,IIC通信接口。

异步通信：不带时钟同步信号。比如：UART（通用异步收发器）,单总线。

在同步通讯中,收发设备上方会使用一根信号线传输信号,在时钟信号

的驱动下双方进行协调，同步数据。例如，通讯中通常双方会统一规定在时

钟信号的上升沿或者下降沿对数据线进行采样。

在异步通讯中不使用时钟信号进行数据同步，它们直接在数据信号中穿

插一些用于同步的信号位，或者将主题数据进行打包，以数据帧的格式传输

数据。通讯中还需要双方规约好数据的传输速率（也就是波特率）等，以便

更好地同步。常用的波特率有4800bps、9600bps、115200bps等。

在同步通讯中，数据信号所传输的内容绝大部分是有效数据，而异步通

讯中会则会包含数据帧的各种标识符，所以同步通讯效率高，但是同步通讯

双方的时钟允许误差小，稍稍时钟出错就可能导致数据错乱，异步通讯双方

的时钟允许误差较大。

常见的串行通信接口

通信标准引脚说明通信方式通信方向

TXD:融端

UART

RXT:接收端异步通信全双工

（通用异步收发器）

GND:共地

1-wire

DQ:发送/接收端异步通信半双工

（单总线）

SCK:同步时钟

SPIMISO:主机输入，从机前出同步通信全双工

MOSI:主机输出，从机蠲入

SCK:同步时钟

I2C同步通信半双工

SDA:数据输入/输出端

红M四串口通信基础

STM32的串口通信接口有两种，分别是：UART（通用异步收发器）、

USART（通用同步异步收发器）。而对于大容量STM32F10X系列芯片,分

另U有3个USART木口2个UARTO

UART引脚连接方法

RXD:数据输入引脚，数据接受；

TXD:数据发送引脚，数据发送。

对于两个芯片之间的连接,两个芯片GND共地，同时TXD和RXD交

叉连接。这里的交叉连接的意思就是，芯片1的RxD连接芯片2的TXD,

芯片2的RXD连接芯片1的TXD。这样，两个芯片之间就可以进行TTL电

平通信了。STM32与51单片机串口通信相关实例,请移步此处:STM32与

51单片机串口通信实例。

若是芯片与PC机（或上位机）相连，除了共地之外，就不能这样直接

交叉连接了。尽管PC机和芯片都有TXD和RXD引脚，但是通常PC机

（或上位机）通常使用的都是RS232接口（通常为DB9封装），因此不能

直接交叉连接。RS232接口是9针（或引脚），通常是TxD和RxD经过电

平转换得到的。故，要想使得芯片与PC机的RS232接口直接通信，需要也

将芯片的输入输出端口也电平转换成RS232类型，再交叉连接。

经过电平转换后，芯片串口和RS232的电平标准是不一样的：

单片机的电平标准（TTL电平）：+5V表示1,0V表示0;

RS232的电平标准:+15/+13V表示0,-15/-13表示1。

RS-232通讯协议标准串口的设备间通讯结构图如下：

设备A

控制器A

所以单片机串口与PC串口通信就应该遵循下面的连接方式：在单片机

串口与上位机给出的RS232口之间，通过电平转换电路（如下面图中的

Max232芯片）实现TTL电平与RS232电平之间的转换。STM32与PC之

间通信实例，请移步此处:STM32实例-用按键控制串口发送数据，文末附代

码。

RS232串口简介

台式机电脑后面的9针接口就是com口（串口）在工业控制数据采集上

应用广泛上图中，最右边的是串口接口统称为RS232接口，是常见的DB9

封装。

9针RS-232串口(DB9)

引脚简写功就说明

1CD载波侦测(CarrierDetect)

2RXD技收数据(Receive)

3TXD发送数据(Transmit)

4DTR数据终端准备(DataTerminalReady)

5GND地线(Ground)

6DSR数据准备好(DataSetReady)

7RTS请求发送(RequestToSend)

8CTS清除发送(ClearToSend)

9RI振铃指示(RingIndicator)

通信过程中只有两个脚参与通信。

2脚：电脑的输入RXD

3脚：电脑的输出TXD通过2,3脚就可以实现全双工(可同时收发)的

串行异步通信

5脚：接地

单片机的P3口是有两个复用接口RXD和TXD。这是单片机进行串行

通信的收发口，连接应该错位的对应到电脑的TDXRDX上。注意：单片机

和RS232的电平标准是不一样的。

单片机的电平标准TTL电平：+5V表示10V表示0。

RS232的电平标准+15/+13V表示1-15/-13表示0。

所以单片机与电脑串口通信就应该遵循下面的连接方式：

在单片机与上位机给出的RS232口之间通过电平转换电路（最上面匿中

的Max232芯片）实现TTL电平与RS232电平之间的转换，PC串口与单片

机串口连接方式图：

电

PC机DB9DB9平串口

转

----交叉连接----换

A插座’插座设备

注意这两个DB9:DB91是在电脑上的DB92是在单片机实验板上岸接

着的。

这里的交叉连接的意思是DB91的RXD连着DB92的TXD。

DB92的RXD连着DB91的TXD这样交叉着连接，如果电脑没有

RS232口只有USB口，可以用串口转接线转出串口,如下图所示。

这个时候在电脑上位机上需要安装串口驱动程序。

注意，这个驱动程序驱动的是PL2303芯片（在上图的大头里面）使得

RS232信息转换成USB信息。

下图为上图的内部结构：

UIOI

IXD

)TR_NJT

(rsNPLLTES1

GND.PU

\W

NDVDDjniII

gLDMODE

GNDTRl.STAn

GXD

20

\WKDNRESET

GXDJVJ

EECLK

SB：

EEDATA

IOU16V

PUWJ

DUVDD

-K

YUI'K

用串口通信比USB简单，因为串口通信没有协议，使用方便简单。

STM32的UART特点

全双工异步通信；

分数波特率发生器系统，提供精确的波特率。发送和接受共用的可编程

波特率，最高可达4.5Mbits/s;

可编程的数据字长度（8位或者9位）；

可配置的停止位（支持1或者2位停止位）；

可配置的使用DMA多缓冲器通信;

单独的发送器和接收器使能位；

检测标志：

①接受缓冲器

②发送缓冲器空

③传输结束标志；

多个带标志的中断源，触发中断;

其他：校验控制，四个错误检测标志。

串口通信过程

数据接收过程:

外

串行输RXD串行数据输入

输入数部

入

移位

MCU据援冲设

寄

内核存器

备

数据发送过程;

外

TXD串行数据输出部

输出数串行输

MCU设

据缓冲出移位

内核备

器寄存器

STM32中UART参数

串口通讯的数据包由发送设备通过自身的TXD接口传输到接收设备的

RXD接口，通讯双方的数据包格式要规约一致才能正常收发数据。

STM32中串口异步通信需要定义的参数：起始位、数据位（8位或者9

位）、奇偶校验位（第9位）、停止位（1,15,2位）、波特率设置。

UART串口通信的数据包以帧为单位,常用的帧结构为：1位起始位+8

位数据位+1位奇偶校验位（可选）+1位停止位。如下图所示：

图249字长设置

9位字K(设置了M位J,1个停止位

可能的下个数据帧

数据帧奇偶冷聆下个

位

起始g始------

位位位位位位位位位停止

位---0------1----2------3-------4-----5-------6------7----8--位

时ftjn_rTTTrTrTrTrm二；•'：一

起始

空闲触位

起始

断开材i停止位

二位

••LBCL位控；M最后个数据的时仲收冷

8位字K(未设置M位)，1个停止位

可疑的下一个数据帧

数据帧奇他怜聆下个

位

起始起始I----------

位位0位1位2位3位4位5位6位7停止位

----------位

时钟「LTTfirrnJ-LTTJ-;l

起始

空闲帆位

起始

断开帧停止位

位

,•LBCL位控制显后个数抗的时仲脉冲

奇偶校验位分为奇校验和偶校验两种，是一种简单的数据误码校验方法。

奇校验是指每帧数据中，包括数据位和奇偶校验位的全部9