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串口通信协议

串行/并行

同步/异步

单工/半双工/全双工

DR寄存器

轮询方式

中断方式

主要中断事件：

DMA方式

USART 模块的常用 HAL 库常用接口函数

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串口通信协议

串口通信（Serial Communication）指的是数据通过一个串行的通道进行传输，每次传输一位数据。常见的串口通信协议包括：

• UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）：通用异步收发器，用于异步串口通信。
• USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）：通用同步/异步收发器，支持同步和异步串口通信。
• RS-232、RS-422、RS-485：串口通信的标准，用于不同的物理接口和通信距离要求。

串行/并行

• 串行通信：数据位按顺序一个接一个地传输，通常用于长距离通信和减少线路数。
• 并行通信：数据位同时通过多条线路传输，适合短距离高速度数据传输。

同步/异步

• 同步通信：发送和接收的数据流使用一个时钟信号来同步数据的发送和接收。发送方和接收方在同一个时钟信号的驱动下进行数据交换。

  • 优点：适合高速度的数据传输。
  • 缺点：需要额外的时钟信号线。

• 异步通信：不使用共享的时钟信号。数据以特定的格式（通常是起始位和停止位）进行传输，接收方通过检测数据流中的起始位来同步数据。

  • 优点：不需要额外的时钟信号线，简化了设计。
  • 缺点：适合较低的传输速度。

单工/半双工/全双工

• 单工（Simplex）：数据只能单向传输。例如，广播系统中接收器只能接收信号，不能发送信号。

  • 优点：简单，成本低。
  • 缺点：只能进行单向通信。

• 半双工（Half-Duplex）：数据可以双向传输，但不能同时进行。发送和接收不能同时进行，需要切换方向。例如，对讲机。

  • 优点：比单工稍复杂，但能实现双向通信。
  • 缺点：不能同时发送和接收，需控制通信方向。

• 全双工（Full-Duplex）：数据可以同时双向传输。例如，电话通信。

  • 优点：同时发送和接收数据，提高通信效率。
  • 缺点：复杂度高，成本较高。

DR寄存器

在 STM32 系列微控制器中，DR 寄存器（数据寄存器）用于存储要发送或接收的数据。具体功能如下：

• 发送数据寄存器：存储要发送的数据。当数据写入该寄存器时，UART 模块将数据传输到发送线。
• 接收数据寄存器：接收接收到的数据。数据从接收线传输到该寄存器。

轮询方式

在轮询方式中，主程序会定期检查串口状态寄存器，以确定是否可以进行数据的发送或接收。这种方式简单，但可能导致 CPU 空闲时间浪费。

中断方式

在中断方式中，串口通信的操作（如数据发送和接收）通过中断触发，当相关事件发生时，处理程序（中断服务程序）会被调用，执行数据处理任务。

主要中断事件：

• 发送期间：

  • 发送完成（TX Complete）：当数据发送完成时触发。
  • 清除发送（TX Empty）：当发送数据寄存器为空时触发。
  • 发送数据寄存器空（TXE）：表示可以写入新的数据到发送数据寄存器。

• 接收期间：

  • 空闲总线检测（Idle Line Detected）：检测到总线空闲时触发。
  • 接收数据寄存器非空（RXNE）：表示接收数据寄存器中有数据可读。

DMA方式

DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）方式可以用来减少 CPU 的负担。使用 DMA 时，数据可以直接在内存和外设之间传输，而无需 CPU 介入。

USART 模块的常用 HAL 库常用接口函数