STM32F1xx官方资料：《STM32中文参考手册V10》-第25章通用同步异步收发器(USART)
通信接口背景知识
设备之间通信的方式
一般情况下，设备之间的通信方式可以分成并行通信和串行通信两种。它们的区别是：
并、串行通信的区别
串行通信的分类
1、按照数据传送方向，分为：
单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输；
半双工：允许数据在两个方向上传输。但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信；它不需要独立的接收端和发送端，两者可以合并一起使用一个端口。
全双工：允许数据同时在两个方向上传输。因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，需要独立的接收端和发送端。
2、按照通信方式，分为：
同步通信：带时钟同步信号传输。比如：SPI，IIC通信接口。
异步通信：不带时钟同步信号。比如：UART(通用异步收发器)，单总线。
在同步通讯中，收发设备上方会使用一根信号线传输信号，在时钟信号的驱动下双方进行协调，同步数据。例如，通讯中通常双方会统一规定在时钟信号的上升沿或者下降沿对数据线进行采样。
在异步通讯中不使用时钟信号进行数据同步，它们直接在数据信号中穿插一些用于同步的信号位，或者将主题数据进行打包，以数据帧的格式传输数据。通讯中还需要双方规约好数据的传输速率(也就是波特率)等，以便更好地同步。常用的波特率有4800bps、9600bps、115200bps等。
在同步通讯中，数据信号所传输的内容绝大部分是有效数据，而异步通讯中会则会包含数据帧的各种标识符，所以同步通讯效率高，但是同步通讯双方的时钟允许误差小，稍稍时钟出错就可能导致数据错乱，异步通讯双方的时钟允许误差较大。
常见的串行通信接口
STM32串口通信基础
STM32的串口通信接口有两种，分别是：UART(通用异步收发器)、USART(通用同步异步收发器)。而对于大容量STM32F10x系列芯片，分别有3个USART和2个UART。
UART引脚连接方法
RXD：数据输入引脚，数据接受；
TXD：数据发送引脚，数据发送。
对于两个芯片之间的连接，两个芯片GND共地，同时TXD和RXD交叉连接。这里的交叉连接的意思就是，芯片1的RxD连接芯片2的TXD，芯片2的RXD连接芯片1的TXD。这样，两个芯片之间就可以进行TTL电平通信了。
若是芯片与PC机(或上位机)相连，除了共地之外，就不能这样直接交叉连接了。尽管PC机和芯片都有TXD和RXD引脚，但是通常PC机(或上位机)通常使用的都是RS232接口(通常为DB9封装)，因此不能直接交叉连接。RS232接口是9针(或引脚)，通常是TxD和RxD经过电平转换得到的。故，要想使得芯片与PC机的RS232接口直接通信，需要也将芯片的输入输出端口也电平转换成rs232类型，再交叉连接。
经过电平转换后，芯片串口和rs232的电平标准是不一样的：
单片机的电平标准(TTL电平)：+5V表示1，0V表示0；
Rs232的电平标准：+15/+13 V表示0，-15/-13表示1。
RS-232通讯协议标准串口的设备间通讯结构图如下： 
所以单片机串口与PC串口通信就应该遵循下面的连接方式：在单片机串口与上位机给出的rs232口之间，通过电平转换电路(如下面图中的Max232芯片) 实现TTL电平与RS232电平之间的转换。
具体要了解RS232串口的，可以查看链接RS232串口简介http://www.21ic.com/jichuzhishi/datasheet/RS232/jiekou/187973.htmlSTM32的UART特点
全双工异步通信；
分数波特率发生器系统，提供精确的波特率。发送和接受共用的可编程波特率，最高可达4.5Mbits/s；
可编程的数据字长度(8位或者9位)；
可配置的停止位(支持1或者2位停止位)；
可配置的使用DMA多缓冲器通信；
单独的发送器和接收器使能位；
检测标志：
① 接受缓冲器
②发送缓冲器空
③传输结束标志；
多个带标志的中断源，触发中断；
其他：校验控制，四个错误检测标志。
串口通信过程
STM32中UART参数
串口通讯的数据包由发送设备通过自身的TXD接口传输到接收设备的RXD接口，通讯双方的数据包格式要规约一致才能正常收发数据。STM32中串口异步通信需要定义的参数：起始位、数据位(8位或者9位)、奇偶校验位(第9位)、停止位(1,15,2位)、波特率设置。
UART串口通信的数据包以帧为单位，常用的帧结构为：1位起始位+8位数据位+1位奇偶校验位(可选)+1位停止位。
如下图所示：
奇偶校验位分为奇校验和偶校验两种，是一种简单的数据误码校验方法。奇校验是指每帧数据中，包括数据位和奇偶校验位的全部9个位中1的个数必须为奇数；偶校验是指每帧数据中，包括数据位和奇偶校验位的全部9个位中1的个数必须为偶数。
校验方法除了奇校验(odd)、偶校验(even)之外，还可以有：0 校验(space)、1 校验(mark)以及无校验(noparity)。 0/1校验：不管有效数据中的内容是什么，校验位总为0或者1。
UART(USART)框图
这个框图分成上、中、下三个部分。本文大概地讲述一下各个部分的内容，具体的可以看《STM32中文参考手册》中的描述。
框图的上部分，数据从RX进入到接收移位寄存器，后进入到接收数据寄存器，最终供CPU或者DMA来进行读取；数据从CPU或者DMA传递过来，进入发送数据寄存器，后进入发送移位寄存器，最终通过TX发送出去。
然而，UART的发送和接收都需要波特率来进行控制的，波特率是怎样控制的呢？
这就到了框图的下部分，在接收移位寄存器、发送移位寄存器都还有一个进入的箭头，分别连接到接收器控制、发送器控制。而这两者连接的又是接收器时钟、发送器时钟。也就是说，异步通信尽管没有时钟同步信号，但是在串口内部，是提供了时钟信号来进行控制的。而接收器时钟和发送器时钟有是由什么控制的呢？
可以看到，接收器时钟和发送器时钟又被连接到同一个控制单元，也就是说它们共用一个波特率发生器。同时也可以看到接收器时钟(发生器时钟)的计算方法、USRRTDIV的计算方法。
这里需要知道一个知识点：
UART1的时钟：PCLK2(高速)；
UART2、UART3、UART4的时钟：PCLK1(低速)。
框图的中部分，涉及到UART(USART)的中断控制部分，在后面的文章中会具体介绍到。
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在开始学写STM32串口通信的代码实现前，首先先了解一下两块芯片之间通信的分类，按照数据传输方式可以分为

并行通信：数据各个位同时传输，速度快，占用引脚资源多
串行通信：数据按位传输，速度较慢，占用引脚资源少

按照数据传送的方向，可以分为
单工：只支持数据在一个方向上传输
半双工：允许数据在两个方向上传输，但在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信。
全双工：允许数据同时在两个方向上传输，因此全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。

串口通信就是一种串行全双工通信方式，而串行通信又可分为

同步通信：带时钟同步信号传输（如SPI , IIC通信接口）
异步通信：不带时钟同步信号（UART，单总线）



我们的串口通信分两种
UART：通用异步收发器(universal asynchronous receiver transmitters)
USART：通用同步异步收发器(universal synchronous/asynchronous receiver transmitters)

这两个的区别还是很明显的，uart仅能实现异步收发，引脚也仅需发送(TX)，接收(RX)，而usart既可以实现异步收发，也可以实现同步收发，在选择使用异步收发时，它与uart是毫无区别的，但当使用同步收发时，还需要在TX，RX的基础上添加一条时钟信号（CK）。



从上图(来自STM32F103RCT6芯片数据手册)我们可以知道STM32F103系列的芯片有三个USART串口以及两个UART串口，它们的引脚为


异步串口通信协议


由上图协议我们可以知道，异步串口通信需要四个参数：

字长，每次发送的数据长度，一般为8位的字节
波特率，每秒传输的数据位数
奇偶校验位
停止位

STM32串口上述的四个参数的配置可以在串口初始化结构体内进行配置：



上图上部分为对结构体的数据填充，前部分则将填充的数据进行初始化。对于串口的整体初始化流程我们便不多说了，大体分为以下几个步骤：

串口时钟使能，GPIO时钟使能
GPIO端口模式设置
串口参数初始化：USART_Init();
开启中断并且初始化NVIC（如果需要开启中断才需要这个步骤）
使能串口

如下图：



在串口初始化完成以后，我们便要进行数据收发的处理了，STM32的这部分函数写在了串口中断服务函数中：



在理解上图程序前，我们先了解下串口数据收发的过程：



在数据发送过程中，1：首先由MCU内核将要发送的字节写入到输出数据缓冲器（TDR），2：TDR会适时的将数据加载到串行输出移位寄存器，3：然后再经由TX串口线，将数据一位一位的发送出去。而数据接收则与此过程相反。

在上述过程中，会产生两个事件（事件可以在状态寄存器中查询到）：

当数据从TDR转移到移位寄存器时（也就是步2），会产生TDR已空事件TXE
当数据从移位寄存器全部发送出去时，会产生数据发送完成事件TC

了解了这些我们便可以理解上面的串口中断服务函数了。
串口中断服务函数详解（STM32F103RCT6芯片的串口1）
在usart.h文件中：



定义了一个最大200字节的u8类型的数组以及一个接收状态标位USART_RX_STA，该标志位相当于一个虚拟的寄存器：



在正点原子的串口1协议里，需要每次发送的数据（长度小于200字节的一段话）需要以回车换行结束，这种协议符合我们键盘使用习惯，但当我们自己编写自己的通信协议时并不需拘泥于此，完全可以按照自己的需要来编写，例如每个数据开头都以0XAA开始，结尾都以0X00结束。
串口中断是一个字节一个字节的进行接收的（且字节长度按照我们所设定为8位），在数据接收过程中，每接收到一个非0X0D或0X0A的字节时，便会将该字节存入到200长度的数组USART_RX_BUF[ ] 中，且虚拟寄存器 USART_RX_STA加1（也相当于其13-0位加1）：



当接收到0X0D时，则会



即将寄存器USART_RX_STA的第14位置为1，表示接收到0X0D，如果对上图中的按位或操作不理解，可以参看

【通信专栏】附录一：单片机C语言基础/逻辑运算/按位运算/结构体/宏定义

当接收到0X0D后，并不会把0X0D写入到数组USART_RX_BUF中，而是检测下一个字节是否为0X0A：



若不是，将会将寄存器USART_RX_STA清零，否则将通过USART_RX_STA|=0x8000这一句将寄存器第15位 置1，表示接收完毕。
到此为止我们便接收完一句话了，接完之后应该将寄存器USART_RX_STA清零，正点原子的代码把清零这一步放到了主程序的循环中：



到此我们就已经可以使用串口进行数据的接收或者发送了，最为最基础的，也是最简单的一种通信方式，值得深入反复学习一下。

最近一个项目需要两个串口，网上大多数例程都是单串口通信。少数两串口通信虽然成功但长时间跑存在丢包问题。

于是自己动手编程实现串口1、串口2之间收发互通功能。具体是发送串口1内容，串口2接收并显示到pc端串口助手。发送串口2内容，串口2接收并显示到PC端串口助手。

具体更改内容：

1、首先在代码中加入版主机模式代码。



2、更改fputc函数



3、初始化两串口，使能中断。并开启接收中断和空闲中断。

由此实现功能。该程序无需使用定时器中断。



下载链接：今天pudn登录失败，稍后更新

CSDN的下载链接：https://mp.csdn.net/console/upDetailed

首先，我使用STM 32单片机有2 年左右的时间了，但是openmv却不足一个月的时间，由于近几天问我关于两者之间如何进行通讯问题的人比较多，所以特地写这样一篇文章进行讲解。如果有什么讲的不对的地方，还请各位读者指正。

在开始的时候，我们得必须明白一件事，我们要干什么。我们先来梳理一下任务。

openmv与单片机通讯，大多数时候都不是只发送一两个字符或数字，一般都需要进行大量数据传输，将识别到的图像，位置，颜色信息通过转换为数字的方式发送给单片机。既然是很多数字，那么如何才能使数字能准确的传输而不发生错误和“错位”呢？我想，将数据以帧格式进行发送，是一种非常不错的选择。简单的说一下帧格式备用：

百度的解释太过于复杂，一般 我们常用到的帧格式为：

帧头+帧头+数据类型+数据量+数据....+校验和+结束标志。就像这样：

5A 5A 01  08 FF DD 00 1B 40 12 00 00  54 C0     （随意编的，不一定对）。需要说明的是，一帧数据不一定需要这里面的所以东西，最简单的一帧可以只有帧头和数据构成，就变成了这样：5A 5A  FF DD 00 1B 40 12 00 00。数据总不能省略吧。帧头也是不能省略的，如果没有帧头，那怎么能在一大串连续的数据中分辨出数据的开始呢，而且经验告诉我，用两个Byte的帧头很有必要的。接下来我就以最简单的方式来讲解如何发送一帧数据给单片机，大家后期可以根据自己的需求在添加上需要的帧段。

openmv如何配置串口，并且利用串口助手发送单个字符串给电脑相信大家都已经实现，网上教程也很多，这里就不再讲解。

openmv的一个while（true）循环，一般产生一帧数据

就像这样：这是一个颜色识别并输出色块中心点坐标的程序

# Untitled - By: 小柱 - 周三 4月 17 2019

import sensor, image, time
from pyb import UART
import json

threshold = [(37, 67, 45, 84, 4, 68),         #red
             (34, 67, -55, -22, 2, 41),      #green
             (25, 67, -37, 26, -63, -26)]    #blue
#设置红色的阈值，括号里面的数值分别是L A B 的最大值和最小值（minL, maxL, minA,
# maxA, minB, maxB），LAB的值在图像左侧三个坐标图中选取。如果是灰度图，则只需
#设置（min, max）两个数字即可。

sensor.reset()
sensor.set_pixformat(sensor.RGB565)
sensor.set_framesize(sensor.QVGA)
sensor.skip_frames(time = 2000 )
sensor.set_auto_whitebal(False)
#关闭白平衡。白平衡是默认开启的，在颜色识别中，需要关闭白平衡。

clock = time.clock()

uart = UART(3, 115200)

uart.init(115200, bits=8, parity=None, stop=1)  #8位数据位，无校验位，1位停止位、

while(True):
    clock.tick()
    img = sensor.snapshot()
    blob = img.find_blobs(threshold, area_threshold=300)
    if blob: #如果找到了目标颜色
       # print(blob)
       # uart.write("B3 B3 ")    #一帧数据的帧头
        FH = bytearray([0xb3,0xb3])
        uart.write(FH)
        for b in blob:
        #迭代找到的目标颜色区域
            img.draw_rectangle(b[0:4]) # rect
            img.draw_cross(b[5], b[6]) # cx, cy
            x = b.cx()
            y = b.cy()

            print(x, y, end = ',')

            data = bytearray([x,y])
            uart.write(data)
            #uart.write("%x %x \r"%(x,y))   #以16进制的格式输出，（16进制不能这样输出啊，浪费了我两天的时间）

    #img.draw_circle((50, 50, 30), color = (250, 0, 0))


    print(clock.fps())


我们主要看while（true）。其中，uart.write(FH)输出的是帧头，uart.write(data)输出的是色块坐标位置信息。

          简单分析一下，while（true）是一个大循环，通常情况下，一个大循环才能完成一轮识别，产生一帧数据（这当然取决于你的代码怎么写）。所以会在识别到摄像头识别到颜色（if blob）后首先发送出帧头 0xb3 ，0xb3。然后进入for循环（for b in blob）当for循环完的时候，一帧数据中完整的数据量就产生了。这样就在openmv当中产生了完整的一帧数据，利用串口助手可以观察到

这就是在串口助手中看到的数据内容

 

特别注意：！！！！

一帧数据的每一个Byte必须要以字节的显示发送（data = bytearray([x,y])），而不能是用16进制发送（uart.write("%x %x \r"%(x,y))），他们两个函数在串口助手里面看到的内容是一样的（大小写的区别），但是后者是无法让单片机接收到的。如果采用后者发送方式，就会出现openmv和单片机分别于PC通讯没问题，但是二者之间却无法通讯的问题，我也是在这里浪费了很多的时间，希望读者特别小心这个问题。

再一个，以上程序数据不一定是6个！！！，当只识别到一个或者两个色块时，就只产生两个或者四个数据！！！！

 

现在openmv能产生一帧有效数据了。STM32该如何接收到呢？由于stm32串口接收是以中断的方式。

void USART2_IRQHandler(void)
{
	
	static uint8_t rebuf[8]={0},i=0;
	
	if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE) != RESET)
	{
		rebuf[i++]=USART_ReceiveData(USART2);	
		if(rebuf[0]!=0xb3)//帧头
			i=0;
	  if((i==2)&&(rebuf[1]!=0xb3))//判断帧头
			i=0;
		if(i>=7)//代表一帧数据完毕
		{
			memcpy(OpenMV_Rx_BUF,rebuf,i);
			
			i = 0;

		}
		USART_ClearFlag(USART2,USART_FLAG_RXNE);
	}	
}

其中OpenMV_Rx_BUF是一个外部变量用于保存从openmv接收到的数据，中断子程序中，每当进入中断，会首先判断帧头，如果不是 帧头，会直接丢弃，直到等到帧头的到来。

值得注意的是，中断子程序每进入一次，只会接收一个Byte的数据。也就是说接收完一帧数据需要进入8次中断才行。这一点的理解也比较重要，需要多多体会才行。

当数据保存在OpenMV_Rx_BUF[]后，就可以调用来使用了（注意数据不一定是完整的）使用时最好加以判断。

void Color_Blob_Show(void)
{
	OLED_ShowNum(0,6,OpenMV_Rx_BUF[0],3,12);
	
	OLED_ShowNum(20,6,OpenMV_Rx_BUF[1],3,12);
	OLED_ShowNum(40,6,OpenMV_Rx_BUF[2],3,12);
	OLED_ShowNum(60,6,OpenMV_Rx_BUF[3],3,12);
	
}


显示图像



 

这样，一帧数据的发送和接受就完成了。

最后我要特别感谢CSDN，给了我一个学习的平台，在这里我学习到了很多知识，解决了我很多问题，感谢各位前辈的无私奉献。