串口

1. 通信基础

1.1 串行通信与并行通信

1.2 全双工、半双工及单工通信

单工通信：数据只能沿一个方向传输

半双工通信：数据可以沿两个方向传输，但需要分时进行

全双工通信：数据可以同时进行双向传输

1.3 同步通信与异步通信

同步通信

异步通信

同步通信：发送和接收双方按照预定的时钟节拍进行数据的发送和接收，双方的操作严格同步。

异步通信：双方不需要严格的时钟同步，每个数据块之间通过特定的起始位和停止位进行分隔，接收方可以 独立地识别每个数据块。

1.4 通信速率

通信速率是指在通信系统中单位时间内传输的信息量，是评估通信系统性能的重要指标之一。

1. 比特率（Bit rate）:

定义：比特率是指在通信线路（或系统）中单位时间（每秒）内传输的信息量，即每秒能传输的二进制 位数。它用单位时间内传输的二进制代码的有效位（bit）数来表示，其单位为比特/秒（bit/s或 bps）。

含义：比特率越高，表示单位时间内传送的数据量越大，信息传输的速率越快。它经常被用作连接速度、传输速度、信息传输速率和数字带宽容量的同义词。

2. 波特率（Baud rate）:

定义：在电子通信领域，波特率表示每秒传送的码元的个数，即单位时间内载波调制状态变化的次数。 它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特（Baud）。

含义：波特率描述的是单位时间内调制信号的能力，它决定了在给定时间内可以通过通信通道发送多少 个离散的信号单元（码元）。在数字通信中，码元是表示数字信息的最小单位。

3. tips

比特率 = 波特率 * log2 M ，M表示每个码元承载的信息量

二进制系统中，波特率数值上等于比特率

2. 串口通信简介

串口也称为串行接口或串行通信接口（通常指COM接口），是一种采用串行通信方式的扩展接口。它实现 了数据一位一位地顺序传送，具有通信线路简单、成本低但传送速度慢的特点。只要一对传输线，串口就可 以实现双向通信。

串口通信的接口类型包括TTL、CMOS、RS-232和RS-485等，它们分别代表了不同的电平标准。

TTL电平

逻辑1：5V，逻辑0：0V

CMOS电平

逻辑1：供电电压的最大值，逻辑0：0V

RS-232电平

逻辑1：-3V～-15V，逻辑0：+3～+15V

RS-485电平

采用差分信号，逻辑1：两线间的电压差为+(0.2~6)V，逻辑0：两线间的电压差为-(0.2~6)V

1. 起始位（Start Bit）：起始位为低电平时，告诉接收方数据传输即将开始，准备接收。在通信开始时， 发送端首先会发送一个起始位，它是一个逻辑0（低电平）的信号，用于同步发送和接收设备之间的时 钟。接收端在检测到起始位后，会开始准备接收后续的数据位。

2. 有效数据位（Data Bits）：数据位是由一系列二进制值组成，用于传输或接收实际的数据。数据位的数 量决定了可以传输的不同二进制值的数量，常见的有5位、6位、7位、8位，LSB在前，MSB在后。数据 位紧随起始位之后，包含了要传输的实际信息。

3. 校验位（Parity Bit）：校验位用于验证数据的完整性，以确保传输过程中没有出现错误。常见的校验位 选项有None（无校验位）、Odd（奇校验位）和Even（偶校验位）。在发送数据时，校验位会根据数 据位中1的个数进行计算，并加入到数据中一起传输。接收端则会根据校验位的值进行校验，以判断数 据是否存在错误。

4. 停止位（Stop Bit）：停止位是一个逻辑高电平（1），用于指示数据传输的结束。当停止位出现时，接 收端知道数据传输已经完成，并且可以开始处理接收到的数据。停止位位于数据位和校验位之后，它的 作用是确保接收端有足够的时间来识别数据帧的结束，并为下一个数据帧的到来做好准备。

3. STM32的USART简介

Universal synchronous asynchronous receiver transmitter，通用同步异步收发器

Universal asynchronous receiver transmitter，通用异步收发器

1. 全双工通信：USART支持全双工通信，即数据可以在两个方向上同时传输（A→B且B→A）。这使得 USART能够满足许多需要双向通信的应用场景。

2. 同步与异步传输：尽管USART的“S”代表同步，但在实际应用中，USART更常用于异步通信。然而，它 也支持同步通信模式，只是这种模式通常用于兼容其他协议或特殊模式，并且两个USART设备不能通过 同步模式进行直接通信。

3. 波特率发生器：USART自带波特率发生器，最高可达4.5Mbits/s，可以根据需要配置不同的波特率。

4. 硬件流控制：USART支持硬件流控制，通过特定的信号线（如RTS/CTS）实现数据的可靠传输。当接收 端没有准备好接收数据时，可以通过RTS信号通知发送端暂停发送；当接收端准备好接收数据时，再通过CTS信号通知发送端恢复发送。

4. USART框图

5.串口实验

小实验1：通过串口发送/ 接收一个字符

小实验2 ：串口接收不定长数据（ 接收中断 ）

主函数编写

小实验3 ：串口接收不定长数据 （ 空闲中断 ）