STM32标准库学习笔记（八）USART

前言

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学习永无止境！本篇是嵌入式开发之片上外设USART，了解基本硬件原理以及通信协议，实现HEX数据数据包的发送与接收。
注：本文章为学习笔记，部分图片与文字来源于网络/江协科技课程/手册，如侵权请联系！谢谢！

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一、通信基础知识

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1.1 单片机常用通信外设

        通信就是双方按照约定的协议进行数据收发，实现硬件与硬件的合作，扩展硬件系统。单片机上常用的通信协议有以下几种：

名称	引脚	双工	时钟	电平	设备
UART	TX、RX	全双工	异步	单端	点对点
I2C	SCL、SDA	半双工	同步	单端	多设备
SPI	SCLK、MOSI、MISO、CS	全双工	同步	单端	多设备
CAN	CAN_H、CAN_L	半双工	异步	差分	多设备
USB	DP、DM	半双工	异步	差分	点对点

1.2 相关通信概念

①串行与并行

• 串行通信：又称逐位传输（Bit by Bit Transmission），按顺序将数据一位一位发送或接收，虽然传输速率慢一些，但实现简单，只需单线便可实现，串行通信常用于远距离传输；
• 并行通信：又称多数据位传输（Word by Word Transmission），通过多跟数据线实现数据的同时传输，传输速率较串行大大提高，但缺点也显而易见，需要多跟数据线，硬件成本较高。

②同步与异步

• 同步通信：通信双方共用一根时钟线，双方约定根据时钟的上升或者下降沿进行数据收发，同步通信时，数据不能有间隔，因为在同一个时钟下工作，一边发送，另一边接收，默认所有数据都是有效位；
• 异步通信：通信双方无时钟线，根据约定好的帧头帧尾进行数据的接收判断，数据包之间可以间隔任意时间发送，一般一个数据帧会有一个起始位、一个停止位，实际一般有效数据只有5~8位，相比同步传输效率较低。

③全双工与半双工

• 全双工：发送与接收数据线独立，可以同时进行数据的发送与接收；
• 半双工：发送与接收共用一根数据线，在同一时刻只能进行发送或者接收。

④比特率与波特率

• 比特率：表示通讯速率，即每秒钟传输的二进制位，单位为bit/s；
• 波特率：Baudrate，表示每秒钟传输多少码元，码元通讯信号调制概念。常见通讯传输中假设0V表示0，5V表示1，即一个码元有两种状态，在这里比特率与波特率就是一致的，但是当通信中有0V、2V、4V、6V分别代表00、