1?通信接口

通信的目的：將一個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送到另一個(gè)設(shè)備，擴(kuò)展硬件系統(tǒng)

通信協(xié)議：制定通信的規(guī)則，通信雙方按照協(xié)議規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)

USRT：TX是數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，RX是數(shù)據(jù)接受引腳；

I2C：SCL是（Serial?clock）時(shí)鐘，SDA（Serial Data）是數(shù)據(jù)；

SPI：SCLK是時(shí)鐘（Serial Clock），MOSI（Master output Slave Input）主機(jī)輸出數(shù)據(jù)腳，MISO（Master intput Slave output）主機(jī)輸入數(shù)據(jù)腳，CS（chip select）?片選：用于指定通信對(duì)象；

CAN通信：引腳CAN_H、CAN_L，用兩個(gè)引腳表示差分?jǐn)?shù)據(jù)；

USP通信：引腳是DP（Data?positive）和DM（Data Minus）(D+/D-)，也是差分?jǐn)?shù)據(jù)腳。

全雙工：同時(shí)雙向通信，一般有兩根通信線（一根發(fā)，一根收）；

I2C和SPI有單獨(dú)時(shí)鐘線，所以它們是同步的，接收方可以在時(shí)鐘信號(hào)的指引下進(jìn)行采樣。

USART、I2C、SPI都是單端電平，即它們引腳的高低電平都是對(duì)GND的電壓差，還需要GND

CAN和USB是差分信號(hào)，它是靠?jī)蓚€(gè)差分引腳的電壓差來傳輸信號(hào)的，不需要GND。提高抗干擾特性

1.1?串口通信

串口是一種應(yīng)用十分廣泛的通訊接口，串口成本低、容易使用、通信線路簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備的互相通信

單片機(jī)的串口可以使單片機(jī)與單片機(jī)、單片機(jī)與電腦、單片機(jī)與各式各樣的模塊互相通信，極大地?cái)U(kuò)展了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，增強(qiáng)了單片機(jī)系統(tǒng)的硬件實(shí)力

USB轉(zhuǎn)串口模塊：把串口協(xié)議轉(zhuǎn)換成USB協(xié)議

陀螺儀傳感器模塊、藍(lán)牙串口模塊

1.2?硬件電路

簡(jiǎn)單雙向串口通信有兩根通信線（發(fā)送端TX和接收端RX）

TX與RX要交叉連接

當(dāng)只需單向的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可以只接一根通信線

當(dāng)電平標(biāo)準(zhǔn)不一致時(shí)，需要加電平轉(zhuǎn)換芯片

1.3?電平標(biāo)準(zhǔn)

電平標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)0的表達(dá)方式，是傳輸線纜中人為規(guī)定的電壓與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，串口常用的電平標(biāo)準(zhǔn)有如下三種；

TTL電平：+3.3V或+5V表示1，0V表示0

RS232電平：-3~-15V表示1，+3~+15V表示0

RS485電平：兩線壓差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信號(hào)）

1.4?串口參數(shù)及時(shí)序

波特率：串口通信的速率（Band、比特率）

波特率是1000bps，表示1m發(fā)送1000位，每一位的時(shí)間就是1ms

起始位：標(biāo)志一個(gè)數(shù)據(jù)幀的開始，固定為低電平

串口的空閑狀態(tài)是高電平，打破高電平

數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)幀的有效載荷，1為高電平，0為低電平，低位先行

校驗(yàn)位：用于數(shù)據(jù)驗(yàn)證，根據(jù)數(shù)據(jù)位計(jì)算得來（奇偶校驗(yàn)）

停止位：用于數(shù)據(jù)幀間隔，固定為高電平

發(fā)送0xf的電平

串口中，每一行字節(jié)都裝在一個(gè)數(shù)據(jù)幀里，每個(gè)數(shù)據(jù)幀由起始位、數(shù)據(jù)位、停止位組成的；第二張圖多了校驗(yàn)位。

1.5?串口時(shí)序

發(fā)送0x55，無校驗(yàn)，波特率是9600，一位的時(shí)間是1/9600 = 104us

低位先行（0101 0101）-》（1010 1010）

發(fā)送0xAA，無校驗(yàn)，波特率是9600，一位的時(shí)間是1/9600 = 104us

低位先行（1010 1010）-》（0101 0101）

下面同理

發(fā)送0x55，無校驗(yàn)，波特率是4800，一位的時(shí)間是1/4800 = 208us

低位先行（0101 0101）-》（1010 1010）

發(fā)送0x55，加了偶校驗(yàn)，波特率是4800，一位的時(shí)間是1/4800 = 208us

低位先行（0101 0101）-》（1010 1010），不用增加1

停止位也是可以設(shè)置的

上圖的停止位是一位，下圖的停止位是兩位。

2?USART簡(jiǎn)介

USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）通用同步/異步收發(fā)器

USART是STM32內(nèi)部集成的硬件外設(shè)，可根據(jù)數(shù)據(jù)寄存器的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成數(shù)據(jù)幀時(shí)序，從TX引腳發(fā)送出去，也可自動(dòng)接收RX引腳的數(shù)據(jù)幀時(shí)序，拼接為一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，存放在數(shù)據(jù)寄存器里

自帶波特率發(fā)生器，最高達(dá)4.5Mbits/s

可配置數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度（8/9）、停止位長(zhǎng)度（0.5/1/1.5/2）

可選校驗(yàn)位（無校驗(yàn)/奇校驗(yàn)/偶校驗(yàn)）

支持同步模式、硬件流控制、DMA、智能卡、IrDA、LIN

STM32F103C8T6 USART資源： USART1（APB2）、 USART2（APB1）、 USART3（APB1）

2.1 USART框圖

先忽略寄存器，看引腳部分。左上角有TX和RX，就是發(fā)送和接收引腳，后面幾個(gè)暫時(shí)不用管。

右上角是發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器，這兩個(gè)寄存器占用同一個(gè)地址。

TDR是只寫的，數(shù)據(jù)寫到TDR中；RDR是只讀的，數(shù)據(jù)從RDR讀出。

發(fā)送移位寄存器的作用是：把一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)一位一位地移出去，正好對(duì)應(yīng)串口協(xié)議的波形數(shù)據(jù)位。

工作方式：例如某時(shí)刻給TDR寫入0x55這個(gè)數(shù)據(jù)，在寄存器里存儲(chǔ)是0101 0101，此時(shí)硬件檢測(cè)寫入了數(shù)據(jù)，就會(huì)檢查當(dāng)前移位寄存器是不是有數(shù)據(jù)正在移位，如果沒有，這個(gè)0101 0101就會(huì)立刻全部移動(dòng)到發(fā)送移位寄存器，準(zhǔn)備發(fā)送；當(dāng)數(shù)據(jù)從TDR移動(dòng)到移位寄存器時(shí)，會(huì)置一個(gè)標(biāo)志位TXE，發(fā)送寄存器空，檢查這個(gè)標(biāo)志位如果置1了，就可以在TDR寫入下一個(gè)數(shù)據(jù)了。當(dāng)TXE置1時(shí)，數(shù)據(jù)其實(shí)沒有發(fā)送出去，只要數(shù)據(jù)從TDR轉(zhuǎn)移到發(fā)送移位寄存器了，TXE就會(huì)置1，就可以重新寫入數(shù)據(jù)了。

然后發(fā)送移位寄存器就會(huì)在下面這里的發(fā)生控制器的驅(qū)動(dòng)下，向右移位，然后一位一位的把數(shù)據(jù)輸出到TX引腳，這里實(shí)現(xiàn)向右移位的，所以正好和串口通信規(guī)定的低位先行是一致的。當(dāng)數(shù)據(jù)移位完成后，新的數(shù)據(jù)就會(huì)再次自動(dòng)的從TDR轉(zhuǎn)移到發(fā)送移位寄存器里來；如果當(dāng)前移位還沒有完成，TDR的數(shù)據(jù)就會(huì)進(jìn)行等待，一旦移位完成，就會(huì)立刻轉(zhuǎn)移過來。有了TDR和移位寄存器的雙重緩存，可以保證連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，數(shù)據(jù)幀之間不會(huì)有空閑。簡(jiǎn)單來說，數(shù)據(jù)一旦從TDR轉(zhuǎn)移到移位寄存器了，不管有沒有完成，就立刻把下一個(gè)數(shù)據(jù)放在TDR等著，一旦移完了，新的數(shù)據(jù)就會(huì)立刻跟上。

接收端類似的。數(shù)據(jù)從RX引腳通向接收移位寄存器，在接收器控制驅(qū)動(dòng)下，一位一位的讀取RX電平，先放在最高位，然后向右移，移位8次之后，就能接收一個(gè)字節(jié)了，低位先行，所以接收移位寄存器是從高位往低位這個(gè)方向移動(dòng)的，之后當(dāng)一個(gè)字節(jié)移位完成后，這一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)就會(huì)整體的一下子轉(zhuǎn)移到接收數(shù)據(jù)移位寄存器RDR里，在轉(zhuǎn)移的過程中也會(huì)置一個(gè)標(biāo)志位RXNE（TX Not Empty，接收數(shù)據(jù)寄存器非空），當(dāng)檢測(cè)到RXNE置1后，就可以把數(shù)據(jù)讀走了，同樣，這里也是兩個(gè)寄存器進(jìn)行緩存，當(dāng)數(shù)據(jù)從移位寄存器轉(zhuǎn)移到RDR時(shí)，就可以直接接收下一位幀數(shù)據(jù)了，這就是USART的整個(gè)工作流程。

下面是發(fā)送器控制，用來控制發(fā)送移位寄存器工作的，接收器控制是控制接收移位寄存器工作的。

左邊有硬件數(shù)據(jù)流控，如果發(fā)送設(shè)備發(fā)送的太快，接收設(shè)備來不及處理，就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)覆蓋丟失的現(xiàn)象，有了流控，可以避免這個(gè)問題。兩個(gè)引腳，nRTS和nCTS，nRTS是請(qǐng)求發(fā)送，是輸出腳（能不能接收）；nCTS是清除發(fā)送，是輸入腳（接收信號(hào)），n是低電平有效。（TX和CTS是一對(duì)，RX和RTX是一對(duì)）。

右邊是用于產(chǎn)生同步的時(shí)鐘信號(hào)。