通信

• 什么是通信

需要发送端和接收端

信息之间的交互

• 通信分类

按时钟信号：

同步通信：通信双方共用同一个时钟信号，发送数据的时候会出现阻塞状态，需要等待数据传输完毕，程序才会执行到下一行

异步通信：通信双方各自有自己独立的时钟系统，大家需要约定好通信速度（相同的波特率）发送数据的时候没有阻塞状态，执行发送数据语句后直接执行下一行语句

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按通信方式：

串行通信：指的是同一时刻只能收或发一个bit位信息。因此只用1根信号线即可，以bit为单位传输，占用引脚资源相对较少，但速度相对较慢

并行通信：多跟数据线同时发送信号，同一时刻可以收或发多个bit位的信息，需要多根信号线才行，一般以字节为单位传输，速度相对较快但，占用引脚资源多

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按通信方向：

单工：   只能执行收或者执行发；          一根信号线        例：收音机

半双工：可以收可以发但不能同时收发；一根信号线       例：对讲机

全双工：可以收可以发且可以同时收发； 两根信号线       例：手机

电平信号与差分信号：

1.电平信号：电平信号有一根是参考电平线，信号线的信号值有信号线和参考电平线之间的电压差决定；

2.差分信号：差分信号没有参考电平线，传输一路数据需要两根信号线，信号线的信号值由两根信号线的电压差决定。

区别：

(1)信号值的表示不同：电平信号的信号值是信号线和参考电平线的电压差决定；差分信号的信息值是由两条信号线的电压差决定；

(2)传输相同路数的信号，电平信号用的数据线根数比差分信号少。比如传输3路信号，电平信号需要1根参考电平+3根数据线；而差分信号需要2x3=6根数据线；

(3)现在通信大部分是差分信号，因为差分信号的抗干扰性更强，可以在更短的周期传输一个数据。双绞线

	RS232	RS485	RS422
电气特性	电平信号（抗干扰性弱）	差分信号（抗干扰性强）	差分信号（抗干扰性强）
逻辑电平范围	（±3V~±15V）	±(2~6)V
数据传输方向	全双工	半双工	全双工
对应关系	仅支持点对点	支持多点通信	支持一点发多点收
引脚	TXD /RXD / GND等	双绞线差分对	四线制 TXD+     TXD- RXD+    RXD-
使用场景	早期广泛用于计算机与外设（如调制解调器、打印机）的短距离数据传输	高速、长距离、多点通信	成本低，节点数少

UART

1.简介

USART 能够灵活地与外部设备进行全双工数据交换，满足外部设备对工业标准 NRZ 异步串 行数据格式的要求。USART 通过小数波特率发生器实现了多种波特率。

USART 不仅支持同步单向通信和半双工单线通信，以及 LIN（局域互连网络）、智能卡 协 议、IrDA（红外线数据协会）SIR ENDEC 规范和调制解调器操作 (CTS/RTS)，还支持多 处 理器通信。

通过配置多个缓冲区使用 DMA（直接存储器访问）可实现高速数据通信。

USART  通用同步/异步收发器   支持同步/异步通信、全双工、串行（TX和RX各一条线）

UART    通用异步收发器   没有时钟线，只支持异步通信、全双工、串行

注意：我们在使用时，往往使用的是串口的异步通信，即UART，对于同步通信还是SPI和IIC使用的更多

2.结构框图

流程：

发送：

CPU将数据放到发送数据寄存器TDR（软件完成）

                                ↓

硬件将TDR中的数据复制到移位寄存器（硬件完成）

                                ↓

移位寄存器将数据逐位发送到TX引脚（硬件完成）

接收：

               外部数据到达RX引脚

                                ↓

移位寄存器逐位的收集数据，等数据完整后将数据送到RDR寄存器

                                ↓

                CPU从RDR取走数据

 3.通信协议

数据帧组成：起始位  数据位  （校验位） 停止位

4.相关寄存器

4.1数据接收寄存器

4.2数据发送寄存器

4.3中断和状态寄存器

4.4波特率寄存器

决定通信速度（bit/s）

5.重定向

 注意：使用标准库时，记得勾选以下选项

printf重定向：

scanf重定向：

重写fgetc函数

#include "stdio.h"
int fgetc(FILE *p)
{
	while(!(USART1->ISR &(1<<5))){}	//等待接收寄存器有数据
		//ISR的第五位是1 ，说明接受寄存器有数据，这个时候再去CPU可以拿取数据
		//当发送寄存器是空，跳出循环，把数据放好发送数据寄存器里面
	
		return USART1->RDR;
}

6.相关HAL库函数

串口发送数据函数：

功能：通过串口发送数据

/*
参数1：句柄，判断是使用哪个串口外设（U5系列有5个串口外设）
参数2：要发送数据的首地址
参数3：发送数据的大小（多少字节）
参数4：超时时间，即要发送多长时间，单位为ms（一般设为1秒）

返回值：发送状态
*/

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

串口接收数据函数：

功能：通过串口接收数据

/*
参数1：句柄，判断是使用哪个串口外设（U5系列有5个串口外设）
参数2：接收数据要存放在哪（一个uint8_t类型的数组首地址）
参数3：接收数据的大小（多少字节）
参数4：超时时间，即要接收多长时间，单位为ms （一般设为1秒）

返回值：接收状态
*/

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

注意：汉字一个字占2字节，keil使用UTF-8编码可能会有乱码的可能（UTF-8中中文是3字节），使用GBK（占2字节）不会

7.CubeMX配置