一、通信接口介紹
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。
當STM32想要實現一些功能，但是需要外掛一些其他模塊才能實現，這就需要在兩個設備之間連接上一根或多跟通信線，通過通信線路發送或者接收數據，完成數據交換，從而實現控制外掛模塊和讀取外掛模塊數據的目的。
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。
單工：只允許數據單向傳輸；
雙工：指通信雙方能夠進行雙向通信；
半雙工：發送數據和接收數據不能同時傳輸；
全雙工：可以同時進行發送數據和接受數據，一般有兩根通信線，一根發送數據，一根接收數據，發送線路和接收線路互不影響。
時鐘特性分為同步和異步。
同步：一般有時鐘線連接，接收設備可以在時鐘信號的指引下進行采樣；
異步：沒有時鐘線，需要通信雙方約定一個采樣頻率，并且還需要加一些幀頭幀尾等，進行采樣位置的對齊。
電平信號
單端：引腳的高低電平都是對GND的電壓差，單端信號通信的雙方必須要共地，就是把GND連接在一起；
差分：靠兩個差分引腳的電壓差來傳輸信號，差分信號可以極大地提高抗干擾特性。
USB協議中有一些地方也需要用到單端信號，因此USB協議也需要共地。
設備特性
點對點：同一時間只能在兩個設備之間進行通信；
多設備：可以在總線上掛載多個設備。
二、串口通信介紹
1、定義和功能
定義：串口是一種應用十分廣泛的通訊接口，串口成本低，容易使用、通信線路簡單，可實現兩個設備的相互通信。
功能：單片機的串口可以使單片機與單片機、單片機與電腦、單片機與各式各樣的模塊相互通信，極大的擴展了單片機的應用范圍，增強了單片機系統的硬件實力。
51單片機內部自帶UART（通用異步收發器），可實現單片機的串口通信。
2、硬件電路
簡單雙向串口通信有兩根通信線（發送端TXD和接收端RXD）；
TXD與RXD要交叉連接；
當只需單向的數據傳輸時，可以直接一根通信線；
當電平標準不一致時，需要加電平轉換芯片。
3、電平標準
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下面三種：
（1）TTL電平：+5V表示1，0V表示0；
（2）RS232電平：-3V ~ -15V表示1，+3V ~ +15V表示0；
（3）RS485電平：兩線電壓差+2V ~ +6V表示1，-2V ~ -6V表示0（差分信號）。 ?
4、串口參數及時序圖
波特率：串口通信的速率（發送和接收各數據位的間隔時間）,單位；碼元/s或波特（Baud），
比特率：每秒傳輸的比特數，單位bit/s或bps，在二進制調制的情況下，一個碼元就是一個bit，此時波特率就等于比特率，單片機的串口通信，基本都是二進制調制。
二進制調制：高電平表示1，低電平表示0，一位就是1bit。
?? ?例如波特率為1000bps，即1s發送1000位數據，每一位的發送時間就是1ms，接收方也是每隔1ms接收一位。
空閑時：引腳默認為高電平；
起始位：標志一個數據幀的開始，固定為低電平；
數據位：數據幀的有效載荷，1為高電平，0為低電平，從低位到高位發送數據；
檢驗位：用于數據驗證，根據數據位計算得來；
停止位：用于數據幀間隔，固定為高電平。
校驗有三種方式，分別是無校驗、奇校驗和偶校驗。
如果使用奇校驗，則數據位8位＋校驗位會出現奇數個1，如傳輸數據是0000 1111，則校驗位會補1。
如果使用偶校驗，則數據位8位＋校驗位會出現偶數個1，如傳輸數據是0000 1111，則校驗位會補0。
三、USART串口外設
?通用同步/異步收發器，簡稱USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter），在51單片機中還會叫UART，也就是通用異步收發器。STM32中這個同步功能用的很少，所以兩者區別不大。
USART是STM32內部集成的硬件外設，可根據數據寄存器的一個字節數據自動生成數據幀時序，從TX引腳發送出去，也可自動接收RX引腳的數據幀時序，拼接為一個字節數據，存放在數據寄存器里。
USART自帶波特率發生器，最高達4.5Mbits/s，它本質上就是一個分頻器，通過APB2總線給的72MHz的頻率，對其進行分頻，得到想要的波特率時鐘，最后在這個時鐘下，進行收發數據。
波特率一般采用9600bits/s、115200bits/s。
STM32中的串口通信可配置數據位長度（8/9），數據位不需要校驗位就是8位，加上校驗位就是9位。可選校驗位（無校驗/奇校驗/偶校驗）。
停止位長度（0.5/1/1.5/2），決定了數據幀的間隔，一般都是采用1位。
支持同步模式、硬件流控制、DMA、智能卡、IrDA、LIN。
同步模式：相比正常的串口通信，多了一個時鐘CLK的輸出；
硬件流控制：如A設備TX向B設備的RX發送數據，A設備發送的數據太快，B處理過不來，B就只能選擇拋棄新數據或者覆蓋原數據；如果有硬件流控制，兩者之間的硬件電路上還會多出一根線，如果B沒有準備好，就置高電平，如果準備好了，就置低電平，A接收到了B反饋的準備信號，就只有在B準備好了以后，才會發送數據。硬件流控制就是為了防止B處理數據太慢導致數據丟失的問題。
DMA：串口通信支持DMA數據轉運；
智能卡：跟學校飯卡或者公交卡有關；
IrDA：用于紅外通信的，一個為紅外發光管，一個為紅外接收管，靠閃爍紅外光通信；
LIN：局域網的通信協議。
STM32F103C8T6 USART資源： USART1、 USART2、 USART3。
四、USART框圖
發送數據：首先將要發送的數據，寫入TDR發送數據寄存器，然后會檢測發送移位寄存器中是否有數據正在移位，如果沒有，就會將數據從TDR轉入到移位寄存器中，這時會使標志位TXE置1，TDR為空，這時就可以寫入下一個數據了，移位寄存器中的數據就會向右（低位先行）一位一位地把數據輸出到TX引腳，發送完成后，新的數據就會自動的從TDR轉移到移位寄存器中。
接收數據過程跟上面類似，其中標志位為RXNE，接收數據寄存器非空，標志位置1時，就可以將數據讀走了。
TDR和RDR是在同一個數據寄存器DR中的。
五、USART基本結構
時鐘來源是PCLK2/1，經過波特率分頻后，產生的時鐘通向發送控制器和接收器，它們兩個用來控制移位；
寫入數據通過兩個寄存器移出，然后通過GPIO的復用輸出，輸出到TX引腳，產生串口協議規定的波形。
讀取數據類似。
USART初始化步驟：
（1）RCC開啟時鐘，包括USART和GPIO的時鐘；
（2）GPIO初始化，把TX配置成復用輸出，RX配置成輸入；
（3）配置USART；
（4）如果有接收數據，還需要配置中斷，加上ITconfig和NVIC；
（5）開啟USART。
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