一、簡介
USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步/異步收發器）是一種常見的串行通信協議，廣泛應用于微控制器、傳感器、模塊和其他電子設備之間的數據傳輸。本節課主要學習USART的基本結構以及其原理。
二、通信接口
通信的目的：將一個設備的數據傳送到另一個設備，擴展硬件系統
在STM32芯片當中，有一些功能是沒有的，比如藍牙、WIFI、陀螺儀等，這些外掛的模塊是存有數據的，但是需要將數據傳輸到STM32里面，這就需要通過USART串口通信進行數據傳輸給芯片
通信協議：制定通信的規則，通信雙方按照協議規則進行數據收發，下圖為不同通信模式的通信協議。
1、工作方式
半雙工：發送的時候不能接收，接收的時候不能發送
全雙工：發送和接收能夠同步進行?
2、時鐘
為了讓數據傳輸的時候要能夠準確的采集數據，就引入了時鐘，時鐘分為同步、異步兩種
I2C和SPI因為有單獨的時鐘線，所以能夠實現同步
USART、CAN、USB沒有時鐘線，所以只能通過約定采樣頻率和引入幀頭幀尾進行采樣位置對齊
3、電平特性
單端：通信的高低電平是相對于GND的，所以雙方必須接GND引腳，否則無法通信
差分：靠兩個差分引腳電壓差實現信號傳輸，可以不需要接GND，但是一些USB協議里需要，不接GND是不行的。
4、引腳說明：?
USART????????TX：發送? ? ? ? RX：接收
I2C? ? ? ? SCl：時鐘線? ? ? ? SDA：數據線?
SPI? ? ? ? SCLK：時鐘????????MOSI：主出從入????????MISO：出入從出????????CS：片選
片選：因為片選的存在所以SPI能夠實現多設備的接入
三、串口通信的設備
???????串口是一種廣泛應用的通信接口，具有成本低、使用簡便和線路簡單的特點，能夠實現兩個設備間的雙向通信。一般來說串口是點對點的設備，兩個設備之間的通信。
????????通過串口，單片機可以與其他單片機、計算機以及各類功能模塊進行通信。這不僅大幅拓展了單片機的應用范圍，還顯著提升了單片機系統的硬件能力。
圖中的的設備都是可以通過USART實現設備之間的通信
1、USB轉串口模塊，采用的是CH340芯片，它可以實現將串口協議轉USB協議
2、陀螺儀傳感器，可以測量角速度、加速度等參數，左側引腳是串口，右側是I2C
3、藍牙模塊，下面接口是串口連接，這樣就可以實現單片機與手機的互聯硬件電路
在簡單雙向串口通信中，需要連接兩根通信線：發送端(TX)和接收端(RX)，TX和RX需要交叉連接
若僅需單向數據傳輸，則只需連接一根通信線即可
當通信雙方電平標準不一致時，需添加電平轉換芯片
假設設備1是STM32，設備2是藍牙模塊，藍牙模塊是沒有電源的，那么VCC就可以連接STM32的VCC實現子模塊的供電（要滿足供電要求，不同電平需要加電平轉換模塊）
電平標準是數據1和數據0的表達方式，是傳輸線纜中人為規定的電壓與數據的對應關系，串口常用的電平標準有如下三種：
TTL電平：+3.3V或+5V表示1，0V表示0
RS232電平：-3~-15V表示1，+3~+15V表示0
RS485電平：兩線壓差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信號）（通信距離可達上千米）
四、串口參數以及時序
波特率：決定串口通信傳輸速率的參數，常見的波特率包括9600、19200、115200等。波特率越高，相同時間內傳輸的數據越快。波特率設置需保證通信雙方一致，否則會導致數據解析錯誤。
起始位：數據幀開始的標識信號，始終保持低電平狀態，其作用是通知接收方準備接收數據，并作為同步時鐘的參考點。
數據位：承載實際數據的有效位，高位表示1（高電平），低位表示0（低電平），按從低到高順序傳輸
校驗位：基于數據位計算得出的校驗值，用于檢測傳輸準確性
校驗位用于檢測數據傳輸中的錯誤，常見校驗方式包括：
????????偶校驗：數據位和校驗位中?1?的個數為偶數。
????????奇校驗：數據位和校驗位中?1?的個數為奇數。
????????無校驗：不添加校驗位。
停止位：標記數據幀結束的間隔信號，始終保持高電平
無校驗位：八位載荷?
?有校驗位：八位載荷 ，一位校驗
在末尾插入一個校驗位
偶：傳輸的是0000 1111就插入一個0，如果傳輸的是0000 1110就插入一個1，使1滿足偶數個
奇：傳輸的是0000 1111就插入一個1，如果傳輸的是0000 1110就插入一個0，使1滿足奇數個
但是不一定是百分百正確判斷，它的存在只是減少數據傳輸的不正確。?假設有兩個數據出錯了，但是沒有改變奇偶特性就不會檢出錯誤。
五、總結
????????USART是一種通用串行通信協議，用于微控制器與外部設備的數據傳輸。其支持同步/異步通信，具有全雙工和半雙工兩種工作方式。通信協議包含起始位（低電平）、數據位（高低電平表示1/0）、可選校驗位（奇偶校驗）和停止位（高電平）。電平標準包括TTL、RS232和RS485三種，波特率需雙方一致以確保通信正確。USART通過TX（發送）和RX（接收）引腳實現設備間連接，適用于STM32與傳感器、藍牙模塊等外設的數據交互，具有成本低、接線簡單的特點。不同電平設備通信時需使用轉換芯片。
