第20章 USART—串口通讯
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本章参考资料：《STM32F4xx中文参考手册》USART章节。
学习本章时，配合《STM32F4xx中文参考手册》USART章节一起阅读，效果会更佳，特别是涉及到寄存器说明的部分。
特别说明，本书内容是以STM32F42xxx系列控制器资源讲解。
20.1 串口通讯协议简介串口通讯(Serial Communication)是一种设备间非常常用的串行通讯方式，因为它简单便捷，大部分电子设备都支持该通讯方式，电子工程师在调试设备时也经常使用该通讯方式输出调试信息。
在计算机科学里，大部分复杂的问题都可以通过分层来简化。如芯片被分为内核层和片上外设；STM32标准库则是在寄存器与用户代码之间的软件层。对于通讯协议，我们也以分层的方式来理解，最基本的是把它分为物理层和协议层。物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。简单来说物理层规定我们用嘴巴还是用肢体来交流，协议层则规定我们用中文还是英文来交流。
下面我们分别对串口通讯协议的物理层及协议层进行讲解。
20.1.1 物理层串口通讯的物理层有很多标准及变种，我们主要讲解RS-232标准，RS-232标准主要规定了信号的用途、通讯接口以及信号的电平标准。
使用RS-232标准的串口设备间常见的通讯结构见图 201。
图 201 串口通讯结构图
在上面的通讯方式中，两个通讯设备的"DB9接口"之间通过串口信号线建立起连接，串口信号线中使用"RS-232标准"传输数据信号。由于RS-232电平标准的信号不能直接被控制器直接识别，所以这些信号会经过一个"电平转换芯片"转换成控制器能识别的"TTL校准"的电平信号，才能实现通讯。
1. 电平标准根据通讯使用的电平标准不同，串口通讯可分为TTL标准及RS-232标准，见表 201。
表 201 TTL电平标准与RS232电平标准
通讯标准 电平标准(发送端) 5V TTL 逻辑1：2.4V-5V 逻辑0：0~0.5V RS-232 逻辑1：-15V~-3V