7、串口（上）

1 数据通信

1.1 串行与并行

串行通信：数据逐位按照顺序依次传输

并行通信：数据通过多条线同时传输

名称	传输速率	抗干扰能力	通信距离	IO资源占用	成本
串行通信	较低	较强	较长	较少	较低
并行通信	较高	较弱	较短	较多	较高

1.2 单工、半双工、全双工通信

单工通信：数据只能沿单方向传输

半双工通信：数据能够双向传输，但是同一时间内只能沿一个方向

全双工通信：数据能同时双向传输

1.3 同步、异步通信

同步通信：数据发送方与接收方共用同一时钟信号

异步通信：没有时钟信号，通过在数据信号中加入起始位和停止位等一些同步信号进行同步

1.4 波特率

比特率：每秒钟传输的比特数，单位bit/s

波特率：每秒钟传输的码元数，单位Baud

比特率=波特率×log₂ M，M表示每个码元所承载的信息量，二进制码元携带的信息量即为1比特

1.5 常见串行通信接口

通信接口	接口引脚	数据同步方式	数据传输方向
UART	TXD：发送端RXD：接收端 GND：公共地	异步通信	全双工
1-wire	DQ：发送/接收端	异步通信	半双工
IIC	SCL：同步时钟 SDA：数据输入/输出端	同步通信	半双工
SPI	SCK：同步时钟 MISO：主机输入，从机输出 MOSI：从机输入，主机输出 CS：片选信号	同步通信	全双工

2 串口（RS-232）

2.1 串口的概念

串口：串行通信接口，是按位进行发送和接收的接口。

RS-232中共有9个接口，在异步通信中只使用Pin2（串口数据输入）、Pin3（串口数据输出）和Pin5（信号地）。

2.2 RS-232电平

逻辑1：-15V ~ -3V 逻辑0：+3V ~ +15V

2.3 RS-232异步通信协议

一个数据帧=启动位+有效数据位+（校验位）+停止位

启动位：必须占1位长，保持逻辑0电平

有效数据位：可选5~9个位长，最低有效位在前，最高有效位在后

校验位：可以选占1个字长，也可以没有

停止位：必须有，可占0.5、1、1.5或2位长，保持逻辑1电平

3 USART

3.1 USART简介

Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter（USART），通用同步异步收发器。

Universal Asynchronous Receiver Transmitter（UART），通用异步收发器。

3.2 USART特征

1、全双工异步通信

2、单条线可实现半双工通信

3、单独的发送器和接收器使能位

4、可配置使用DMA的多缓冲器通信

5、多个带标志的中断源

3.3 引脚对应

3.3 USART波特率设置

在串口通信中，双方应当使用相同的波特率，F1系列中的波特率计算公式如下所示：

 

baud=\textit{\frac{\textit{f_{ck}}}{16×USART\_DIV}} 

　　

其中f_ck是串口的时钟，USART1使用PCLK2，其他串口使用PCLK1。

3.4 USART寄存器

控制器名称	位	功能	参数
控制寄存器1 CR1	2	使能接收	0：禁止接收 1：使能接收
	3	使能发送	0：禁止发送 1：使能发送
	5	使能接收缓冲区非空中断	0：禁止产生中断 1：使能
	10	检验控制	0：禁止检验控制 1：使能检验控制
	12	配置数据位	0：8位数据 1：9位数据
	13	使能USART	0：禁止1：使能
控制寄存器2 CR2	12 ~ 13	设置停止位	00：1个停止位 01：0.5个停止位 10：2个停止位 11：1.5个停止位
控制寄存器3 CR3	3	设置半双工选择	0：不选择半双工 1：选择半双工
数据寄存器DR	0 ~ 8	收发数据	-
状态寄存器SR	5	读数据寄存器状态	0：数据没有收到 1：收到数据，可以读出
	6	发送完成检测	0：发送未完成 1：发送完成