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1. 串口通信协议数据帧格式
串口通信使用的是异步串行通信协议，常见的数据帧格式如下：
| 起始位 | 数据位 | 校验位（可选） | 停止位 |
|---|---|---|---|
| 1 bit | 5-9 bits | 0/1 bit | 1/2 bits |
- 起始位：低电平表示数据开始
- 数据位：通常为 8 位
- 校验位（可选）：可选奇偶校验
- 停止位：用于标记数据结束，通常为 1 或 2 位高电平
2. STM32F103ZET6 提供 5 路串口
STM32F103ZET6 具有 5 个串口（USART1、USART2、USART3、UART4、UART5），支持同步和异步通信模式，主要用于数据传输和调试。
3. USART 框图
USART 由多个模块组成，主要包括：
- 发送器（Transmitter）：将数据从 MCU 发送出去
- 接收器（Receiver）：接收外部数据并存储到缓冲区
- 波特率发生器（Baud Rate Generator）：控制数据传输速率
- 控制寄存器：用于配置数据格式、校验方式等
4. 串口波特率计算和设置
波特率计算公式：
波特率=串口时钟16×USARTDIV波特率 = \frac{串口时钟}{16 \times USARTDIV}
其中：
- 串口时钟：通常为 APB1 或 APB2 时钟
- USARTDIV 由
BRR寄存器控制
示例：计算 115200bps 的波特率：
uint32_t baudrate = 115200;
g_uart1_handle.Init.BaudRate = baudrate;
HAL_UART_Init(&g_uart1_handle);
5. HAL 库回调机制
HAL 库采用回调函数处理串口中断，提高代码的可读性和移植性。
当串口收到数据后，STM32 进入中断，HAL 库调用 HAL_UART_RxCpltCallback() 处理接收数据。
6. GPIO 引脚复用
STM32 的 GPIO 可以配置为复用功能，用于串口通信。例如：
- TX（发送）：配置为 复用推挽输出（AF_PP）
- RX（接收）：配置为 复用输入（AF_INPUT）
示例：
gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_9;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);
7. STM32F103ZET6 的 USART 异步通信配置
uint8_t g_rx_buffer[1];
uint8_t g_usart1_rx_flag = 0;
UART_HandleTypeDef g_uart1_handle;// 串口初始化
void usart_init(uint32_t baudrate) {g_uart1_handle.Instance = USART1;g_uart1_handle.Init.BaudRate = baudrate;g_uart1_handle.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;g_uart1_handle.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;g_uart1_handle.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;g_uart1_handle.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;g_uart1_handle.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;HAL_UART_Init(&g_uart1_handle); HAL_UART_Receive_IT(&g_uart1_handle, g_rx_buffer, 1);
}// 串口 MSP 初始化（引脚、时钟、中断配置）
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart) {GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;if(huart->Instance == USART1) {__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_9;gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_10;gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF_INPUT;gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio_init_struct);HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 3, 3);HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);}
}// 串口中断服务函数
void USART1_IRQHandler(void) {HAL_UART_IRQHandler(&g_uart1_handle);
}// 串口接收回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {if(huart->Instance == USART1) {g_usart1_rx_flag = 1;HAL_UART_Receive_IT(&g_uart1_handle, g_rx_buffer, 1);}
}
8. 中断回调函数处理字符串数据
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {if (huart->Instance == USART1) { if ((g_usart_rx_sta & 0x8000) == 0) { if (g_usart_rx_sta & 0x4000) { if (g_rx_buffer[0] != 0x0A) { g_usart_rx_sta = 0; } else { g_usart_rx_sta |= 0x8000;}} else { if (g_rx_buffer[0] == 0x0D) { g_usart_rx_sta |= 0x4000;} else { g_usart_rx_buf[g_usart_rx_sta & 0x3FFF] = g_rx_buffer[0]; g_usart_rx_sta++;if (g_usart_rx_sta > (USART_REC_LEN - 1)) {g_usart_rx_sta = 0;}}}}HAL_UART_Receive_IT(&g_uart1_handle, g_rx_buffer, 1);}
}
