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STM32 RS232通信开发全解析 | 零基础入门STM32第五十九步

news 来源：原创 2025/5/15 14:41:39

主题	内容	教学目的/扩展视频
RS232串口	电路原理，跳线设置，驱动程序。与超级终端通信。	了解电路原理和RS232协议。

师从洋桃电子，杜洋老师

📑文章目录

- 一、RS232通信系统架构
- 二、RS232核心原理与硬件设计
- - 2.1 电气特性对比
  - 2.2 典型电路设计
- 三、USART3驱动代码解析
- - 3.1 关键初始化代码（usart.c）
  - 3.2 数据收发实现
- 四、通信测试方法
- - 4.1 自发自收测试
  - 4.2 外设连接测试
- 五、DB9接口标准线序
- - 5.1 引脚定义（DTE设备）
  - 5.2 线缆类型选择
- 六、进阶应用：Modbus RTU实现
- - 6.1 协议帧格式
  - 6.2 校验算法实现
- 七、常见问题排查
- 八、相关资源
- 总结

（图1：开发板与RS232通讯连接示意图）

（图2：RS232通讯测试示意图）

一、RS232通信系统架构

+------------------+       +------------------+       +------------------+
|   STM32控制器    |       | 电平转换芯片     |       | RS232设备        |
| (USART3 PB10/11) |<----->| (SP3232/Max3232) |<----->| (DB9/DB25接口)   |
+------------------+       +------------------+       +------------------+
        ↑                                          
+------------------+                               
|  触摸按键输入     |                                
| (矩阵/电容式按键) |                               
+------------------+

二、RS232核心原理与硬件设计

2.1 电气特性对比

参数	TTL电平	RS232电平
逻辑0	0V	+3V ~ +15V
逻辑1	3.3V/5V	-3V ~ -15V
传输距离	<1m	可达15m
抗干扰能力	弱	强

2.2 典型电路设计

         STM32
          │
          ├──PB10(TX)──► SP3232_TXIN ────► DB9_TX
          │
          ├──PB11(RX)◄──SP3232_RXOUT ◄─── DB9_RX
          │
          └──GND─────────SP3232_GND ────── DB9_GND

三、USART3驱动代码解析

3.1 关键初始化代码（usart.c）

void USART3_Init(u32 BaudRate){
    // GPIO配置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    // TX(PB10) 推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    // RX(PB11) 浮空输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    // USART参数配置
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = BaudRate;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
    USART_Init(USART3, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART3, ENABLE);
}

配置要点：

波特率匹配：115200bps
数据格式：8位数据位、无校验、1停止位
GPIO模式：TX推挽输出，RX浮空输入

3.2 数据收发实现

四、通信测试方法

4.1 自发自收测试

// 内部短接测试
void SelfTest(void){
    USART3_printf("Test String\r\n");
    if(USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_RXNE)){
        u8 data = USART_ReceiveData(USART3);
        OLED_Display(data); // 显示接收数据
    }
}

操作步骤：

将PB10(TX)与PB11(RX)短接
发送测试数据
验证接收数据一致性

4.2 外设连接测试

测试设备	接线方式	预期结果
PC串口	直连线	双向通信正常
工业PLC	交叉线	协议交互成功
条码扫描枪	适配器转换	数据实时接收

五、DB9接口标准线序

5.1 引脚定义（DTE设备）

引脚	信号	说明
1	CD	载波检测
2	RXD	接收数据
3	TXD	发送数据
4	DTR	数据终端就绪
5	GND	信号地
6	DSR	数据设备就绪
7	RTS	请求发送
8	CTS	清除发送
9	RI	振铃指示

5.2 线缆类型选择

线缆名称	实际连接方式	适用场景
交叉线	TXD↔RXD, RXD↔TXD, GND↔GND	DTE↔DTE (如PC↔STM32)
直连线	TXD↔RXD, RXD↔TXD, GND↔GND	DTE↔DCE (如PC↔Modem)

（图3：RS232接口不同连接方式示意图）

关键规则：
无论线缆类型如何命名，必须确保 发送端（TXD）与接收端（RXD）交叉连接，即：

设备A的TXD ➔ 设备B的RXD
设备A的RXD ➔ 设备B的TXD
GND直连

六、进阶应用：Modbus RTU实现

6.1 协议帧格式

// Modbus RTU帧示例
uint8_t modbusFrame[] = {
    0x01,       // 设备地址
    0x03,       // 功能码(读保持寄存器)
    0x00, 0x01, // 起始地址
    0x00, 0x02, // 寄存器数量
    0xCRC_H, 0xCRC_L // CRC校验
};

6.2 校验算法实现

uint16_t CRC16(uint8_t *buf, int len){
    uint16_t crc = 0xFFFF;
    for(int pos=0; pos<len; pos++){
        crc ^= (uint16_t)buf[pos];
        for(int i=8; i!=0; i--){
            if(crc & 0x0001){
                crc >>= 1;
                crc ^= 0xA001;
            }else{
                crc >>= 1;
            }
        }
    }
    return crc;
}

七、常见问题排查

故障现象	检测点	解决方案
无数据收发	SP3232供电电压	确保VCC在3.0-5.5V范围
数据乱码	波特率设置	校验双方波特率一致性
偶发丢包	接地不良	加强GND连接
传输距离短	线缆质量	使用屏蔽双绞线

八、相关资源

[1] 洋桃电子B站课程-STM32入门100步
[2] STM32F103xx官方数据手册
[3] STM32F103X8-B数据手册（中文）
[4] STM32F103固件函数库用户手册（中文）
[5] SP3232数据手册（英文）
[6] RS232通信测试程序

总结

本文实现了基于STM32的RS232通信系统，关键技术点包括：

电平转换：SP3232实现TTL与RS232电平转换
驱动配置：USART3的GPIO与参数设置
数据收发：查询方式实现可靠通信
协议扩展：Modbus RTU工业协议集成

开发建议：

长距离传输时增加终端电阻（120Ω）
使用示波器验证信号质量
关键数据添加校验机制

通过本文的驱动框架，开发者可快速构建工业控制、仪器仪表等领域的串口通信系统，实现设备间可靠的数据交互。

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📌 下期预告：下一期将探讨RS485总线，欢迎持续关注！

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实测开发版：洋桃1号开发版（基于STM32F103C8T6）
更新日志：

v1.0 初始版本（2025-03-09）