知识来源：

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在GPIO(P)中使用串口与定时（计数）器

I/O口

串口通信（RXD、TXD）

原理

单片机与单片机、电脑之间的信号传输

最原始如图：并行通信接口，缺点是占的接口太多了

如今

缺点是不发送数据时一直处于低电平状态，当发送0XFFFF时，单片机无法识别

故增加一个低电平起始位

在低八位之后加一个停止位，是高电平

注意：通信之前，必须要知道发送端的一个停止时间，即波特率

要保证发射和接受的数值要想等

TXD、RXD、GND

使用ASCII码，单片机可以传输汉字、英语给电脑，给人看了

所以，使用keil时字符串、字符加引号，就可以自动转换了，电脑可以用文本模式或字符模式看懂

通信距离过长会导致电压降，为了解决，会使用模拟电路中的RS232、RS485（利用差分电压）。

发出串口设置

接收信号的停止

电脑与单片机间的通信要用到串口助手（软件）：调参时

    mricopython要确保已安装 pyserial 库，用于串口通信

    适用于STM32的串口助手工具：

• PuTTY：轻量级工具，支持串口和SSH，配置简单，适合基础调试。
• Tera Term：开源工具，支持脚本自动化，适合长时间数据监控。
• SecureCRT：功能全面，支持多会话管理，适合复杂项目。
• RealTerm：专注于串口通信，支持二进制数据收发，适合底层协议调试。

     STM32代码配置（以HAL库为例）

// 初始化UART（以USART1为例，波特率115200）
UART_HandleTypeDef huart1;
huart1.Instance = USART1;
huart1.Init.BaudRate = 115200;
huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
HAL_UART_Init(&huart1);

// 发送数据示例
char msg[] = "Hello STM32!\r\n";
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);

// 接收数据示例（需启用中断或DMA）
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rx_buffer, buffer_size);
 

串口通信在电子类竞赛中的核心作用

串口通信（UART）是一种硬件设备间双向数据传输的基础协议，在电子竞赛中充当“设备对话桥梁”。以下通过典型场景说明其价值：

传感器数据实时传输

智能车竞赛中，陀螺仪、编码器通过串口将姿态/速度数据发送给主控芯片（如STM32）。例如：

• 陀螺仪发送数据格式："A12.5,B45.0,C-3.2\n"（分别代表角度、角速度、加速度）
• 主控芯片解析后调整电机PWM输出，实现赛道过弯防侧滑。

多模块协同控制

机器人竞赛中，机械臂主控板通过串口向舵机控制板发送指令：

// 发送"#1P1500T2000\n"表示1号舵机转到1500位置，耗时2000ms
HAL_UART_Transmit(&huart1, "#1P1500T2000\n", 13, 100);

调试信息可视化

电子设计竞赛调试时，将单片机内部变量通过串口发送到PC端显示：

• 使用串口助手工具（如Putty）查看实时波形
• 示例代码打印变量：

printf("Voltage=%.2fV, Temp=%.1fC\n", adc_value*3.3/4096, temperature);

无线通信扩展

通过蓝牙/WiFi模块（如HC-05、ESP8266）将串口转为无线通信：

• 智能车手机遥控：手机APP→蓝牙串口→STM32
• 机器人远程监控：ESP8266发送"DIST:35cm"到云平台

典型硬件连接示例

场景	设备A	设备B	波特率
STM32与OLED屏通信	USART1_TX	OLED_RX	115200
Arduino与树莓派交互	GPIO14(TX)	UART0_RX	9600

注：实际应用需注意电平匹配（5V/3.3V）、校验位、流控等参数配置。

产品手册通常会明确标注设备的波特率设置。查找步骤如下：

1. 查阅通信参数章节
   手册的“通信接口”、“串口配置”或“技术规格”部分通常会列出支持的波特率范围（如9600、115200等）及默认值。

2. 硬件标识
   部分设备的接口附近会直接标注波特率，如RS-232/485接口的标签或PCB丝印。

3. 配置软件说明
   若设备需通过软件配置（如串口调试工具），手册会指导如何在软件中选择或修改波特率。

4. 默认值参考
   手册的“快速入门”或“默认设置”部分可能提供出厂波特率值。

串口通信的种类

串口通信（Serial Communication）通常指通过单根数据线或差分线逐位传输数据的通信方式，主要分为同步和异步两大类。常见类型包括：

1. UART（通用异步收发器）

   • 最基础的异步串口，无需时钟线，双方需预设相同波特率。
   • 典型应用：单片机与电脑通过USB转TTL模块通信。

2. RS-232/RS-485

   • 物理层标准，基于UART协议但电平不同。
   • RS-232用于短距离（如电脑串口），RS-485支持长距离和多设备。

I2C与SPI是否属于串口通信

I2C（Inter-Integrated Circuit）和SPI（Serial Peripheral Interface）属于同步串行通信协议，但与传统“串口”（如UART）有区别：

• I2C

  • 两根线：时钟线（SCL）和数据线（SDA）。
  • 支持多主多从，地址寻址，速率通常100kHz~3.4MHz。
  • 示例：传感器（如温度传感器）与主控芯片通信。

• SPI

  • 四根线：时钟（SCK）、主出从入（MOSI）、主入从出（MISO）、片选（SS）。
  • 全双工高速通信，速率可达数十MHz。
  • 示例：Flash存储器或显示屏驱动。

关键区别

特性	UART	I2C	SPI
同步性	异步	同步	同步
线数	2（TX/RX）	2（SCL/SDA）	4（含片选）
速率	较低	中速	高速
寻址	无	硬件地址	片选信号

总结

• I2C/SPI是串行通信的子类，但需严格区分“串口”通常指UART或RS-232。
• 选择协议时：
  • 简单调试用UART，多设备用I2C，高速场景用SPI。

定时/计数器（T）

T0、T1、T2只学模式0

T0引脚接另一个模块信号输出的脚

与串口通信关系

设置

在main函数中设置

程序

                                                    程序自动化生成（需下载对应软件）

                                          只需复制到程序中，并在主函数处调用即可

                                                        最后，别忘了开启总中断

使用

若使用中断方式，会占用CPU时间

改良计数电路（不是计数，是计时间）

寄存器

SFR

定义

SFR（System Functional Requirement）是系统功能需求的缩写，指在系统开发或工程设计中，对系统功能的具体描述和要求。它通常用于明确系统应具备的功能特性，是系统设计和开发的重要依据。

SFR的应用领域

SFR广泛应用于软件工程、系统工程、产品开发等领域。在软件开发中，SFR用于定义软件系统的功能模块、交互逻辑和性能指标。在硬件设计中，SFR可能涉及电路功能、信号处理等具体要求。

SFR在开发流程中的作用

在需求分析阶段，SFR是用户与开发团队沟通的桥梁。开发团队根据SFR设计系统架构，测试团队依据SFR编写测试用例。SFR的完整性直接影响最终产品的质量。

寄存器的功能

寄存器是CPU内部的高速存储单元，用于暂存指令、数据和地址。其核心作用包括：

• 快速存取：直接供ALU（算术逻辑单元）使用，减少访问内存的延迟。
• 临时存储：保存运算中间结果或当前执行的指令地址（如程序计数器PC）。
• 硬件控制：配置外设或存储状态标志（如状态寄存器中的溢出位、零标志等）。

定时器的功能

定时器是独立硬件模块，用于精确计时或生成周期性信号，常见用途包括：

• 时间测量：统计事件持续时间（如脉冲宽度）。
• 事件触发：按预设间隔产生中断（如系统心跳时钟）。
• PWM生成：控制电机速度或LED亮度。

寄存器与定时器的关系

1. 控制与配置
   定时器的工作模式（如计数方向、分频系数）通过写入特定寄存器设置。例如，ARM Cortex-M的TIMx_CR1寄存器用于配置定时器计数模式。

2. 数据交互
   定时器的当前计数值通常存储在寄存器中（如TIMx_CNT），CPU可直接读取。中断标志位也通过状态寄存器（如TIMx_SR）查询。

3. 性能优化
   寄存器的高速特性确保对定时器的操作（如重装载值、启停控制）低延迟，满足实时性要求。

示例场景

配置STM32定时器生成1秒中断的步骤：

• 写入预分频寄存器（TIMx_PSC）设定时钟分频。
• 写入自动重装载寄存器（TIMx_ARR）设置计数上限。
• 通过控制寄存器（TIMx_CR1）启动定时器。
• 中断发生时，状态寄存器（TIMx_SR）标志位被置1，CPU响应中断。

寄存器是CPU与定时器交互的桥梁，而定时器依赖寄存器实现可编程控制。两者协同完成精确计时或事件触发任务。

脉冲输出：电路图到程序

PWM

三种电机

    伺服电机、步进电机、舵机

信号来源

PWM信号输出方法

脉冲宽度调制“（PWM)，调节占空比

如何产生信号：

1、CPU空转延时（舵机控制，具体函数书写8：27左右）

2、单片机在控制舵机的同时由于按键，无法正常操作其他的，这时候就要用到定时器了

未完待续

个人学习使用，仅供参考