串口通訊簡介：
串口通訊(Serial Communication)是一種設備間非常常用的串行通訊方式，因爲它簡單便捷，因此大部分電子設備都支持該通訊方式。
通訊結構
設備內部一般以TTL電平傳輸，設備之間是通過RS232/RS485電平標準傳輸。
兩個設備或者器件要想實現串口通訊，要電平匹配才能夠正常通訊。
電平標準
根據使用的電平標準不同，串口通訊可分爲 RS232標準及TTL標準，具體標準如下：
在電子電路中，模塊之間常使用TTL的電平標準，但其抗干擾能力較弱，爲了增加串口的通訊距離及抗干擾能力，使用RS-232電平標準在設備之間傳輸信息，經常使用MA3232芯片對TTL電平及RS-232電平進行相互轉換。
協議層
1.數據包
串口通訊的數據包由發送設備通過自身的TXD接口傳輸到接收設備得RXD接口，在協議層中規定了數據包的內容，具體包括起始位、主體數據（8位或9位）、校驗位以及停止位，通訊的雙方必須將數據包的格式約定一致才能正常收發數據。
2.波特率
由於異步通信中沒有時鐘信號，所以接收雙方要約定好波特率，即每秒傳輸的碼元個數，以便對信號進行解碼，常見的波特率有4800、9600、115200等。STM32中波特率的設置通過串口初始化結構體來實現。
3.起始和停止信號
數據包的首尾分別是起始位和停止位，數據包的起始信號由一個邏輯0的數據位表示，停止位信號可由0.5、1、1.5、2個邏輯1的數據位表示，雙方需約定一致。STM32中起始和停止信號的設置也是通過串口初始化結構體來實現。
4.有效數據
有效數據規定了主題數據的長度，一般爲8或9位，其在STM32中也是通過串口初始化結構體來實現的。
5.數據校驗
在有效數據之後，有一個可選的數據校驗位。由於數據通信相對更容易受到外部干擾導致傳輸數據出現偏差，可以在傳輸過程加上校驗位來解決這個問題。校驗方法有奇校驗(odd)、偶校驗(even)、 0 校驗(space)、 1 校驗(mark)以及無(noparity)。這些也都可以在串口初始化結構體中實現的。
串口是我們常用的一個數據傳輸接口，STM32F103系列單片機共有5個串口，
其中1-3是通用同步/異步串行接口USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)，
4、5是通用異步串行接口UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)。
STM32比51單片機好用的一個地方就是串口比較多，51單片機一般只有2個串口，有時不夠用。
下面以USART1爲例，說明一下STM32串口設置的一般步驟：
1) 串口時鐘使能，GPIO 時鐘使能
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能USART1，GPIOA時鐘
2) GPIO端口設置
設置發送和接收引腳的信息，將Tx（發送引腳）配置爲推輓複用模式用來發送數據，Rx（接收引腳）配置爲浮空輸入模式用來接收數據。
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//USART1_TX GPIOA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //複用推輓輸出
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9
//USART1_RX GPIOA.10初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空輸入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10
3)Usart1 NVIC 配置（如果需要開啓中斷，才進行本步驟的設置）
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//Usart1 NVIC 配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ; //搶佔優先級3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子優先級3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據指定的參數初始化NVIC寄存器
//如果需要接收串口數據，則開啓串口接收中斷
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//開啓串口接受中斷
4) 串口參數初始化
USART_InitTypeDef結構體，內部包含串口通訊相關工作參數：
typedef struct {
uint32_t USART_BaudRate; // 波特率
uint16_t USART_WordLength; // 字長
uint16_t USART_StopBits; // 停止位
uint16_t USART_Parity; // 校驗位
uint16_t USART_Mode; // USART 模式
uint16_t USART_HardwareFlowControl; // 硬件流控制
} USART_InitTypeDef;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字長爲8位數據格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一個停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//無奇偶校驗位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//無硬件數據流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收發模式
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1
5) 使能串口
USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1
6) 編寫串口發送函數
//發送一個字節
void USART1_Send_Byte(u8 Data)
{
USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC);
USART_SendData(USART1,Data);
while( USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET );
}
//發送字符串，遇到字符串結尾標誌'\0'結束
void USART1_Send_String(u8 *Data)
{
while(*Data)
USART1_Send_Byte(*Data++);
}
//按長度發送字符串，這種方法可以發送含0x00的字符串
void USART1_Send_String_By_Lens(u8 *Data, int Len)
{
int i;
for(i=0; i<Len; i++)
{
USART_SendData(USART1, Data[i]);
while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)==RESET); //串口1發送數據
}
}
//重定向printf函數發送字符串，一般使用此函數直接輸出打印調試信息，使用方法跟C語言中的使用方法一致。
int fputc(int ch, FILE *f)
{
USART_SendData( DEBUG_USARTx, (uint8_t) ch);
/* 等待發送完畢 */
while (USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
return ch;
}
7) 編寫中斷處理函數
//串口1中斷服務程序，此接收的數據是以0x0D、0x0A結尾爲標誌的數據幀。
void USART1_IRQHandler(void)
{
u8 Res;
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收中斷(接收到的數據必須是0x0d 0x0a結尾)
{
USART_ClearFlag(USART1, USART_IT_RXNE); //清除標誌位
Res =USART_ReceiveData(USART1); //讀取接收到的數據
if((USART_RX_STA&0x8000)==0)//接收未完成
{
if(USART_RX_STA&0x4000)//接收到了0x0d
{
if(Res==0x0D)
USART_RX_STA|=0x4000;
else if(Res!=0x0a)
USART_RX_STA=0;//接收錯誤,重新開始
else
USART_RX_STA|=0x8000; //接收完成了
}
else //還沒收到0X0D
{
if(Res==0x0d)
USART_RX_STA|=0x4000;
else
{
USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
USART_RX_STA++;
if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1))
USART_RX_STA=0;//接收數據錯誤,重新開始接收
}
}
}
}
}
//接收完數據之後，在main函數中對接收到的數據進行處理。
if(USART_RX_STA&0x8000)
{
//得到此次接收到的數據長度，即USART_RX_BUF數組中的有效數據長度
uart1Len=USART_RX_STA&0x3f;
//對接收到的數據進行數據處理，接收的數據暫存在USART_RX_BUF數組中
//... ...
USART_RX_STA=0;
memset(USART_RX_BUF, 0, sizeof(USART_RX_BUF)); //清空數組
}
串口應用：
與TTL串口傳感器或模塊直接通訊；
轉爲RS232與PC通訊；
轉爲RS485與485部件的傳感器或器件通訊；
USB轉串口的原理圖：
使用CH340C芯片的話，就可以省略外部晶振了，可以節省PCB佈局空間；
win7系統一般選擇CH340作爲USB轉串口驅動，Win10系統下選擇CH341驅動作爲USB轉串口驅動；
TTL串口轉RS232原理圖：
TTL串口轉RS485原理圖：
RS485總線一般使用時默認處於接收狀態。
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