大家好，我是老耿，高职青椒一枚，一直从事单片机、嵌入式、物联网等课程的教学。对于高职的学生层次，同行应该都懂的，老师在课堂上教学几乎是没什么成就感的。正是如此，才有了借助头条平台寻求认同感和成就感的想法。在这里，我准备陆续把自己花了很多心思设计的教学课件分享出来，如果您正是一名单片机爱好者或是一名同行，欢迎点赞关注，各位的支持是本人持续输出的动力，多谢多谢！#30天学会STM32##单片机#

通信，按照传统的理解就是信息的传输与交换。对于像STM32这样的单片机来说，通信则与传感器、存储芯片、外围控制芯片等技术紧密结合，成为整个单片机系统的“神经中枢”。没有通信，单片机所实现的功能仅仅局限于单片机本身，就无法通过其它设备获得有用信息，也无法将自己产生的信息告诉其它设备。如果单片机通信没处理好的话，它和外围器件的合作程度就受到限制，最终整个系统也无法完成强大的功能，由此可见单片机通信技术的重要性。UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，即通用异步收发器）串行通信是单片机最常用的一种通信技术，通常用于单片机和电脑之间、单片机和单片机之间、单片机与外围器件的通信。

【学习目标】

知道通信基本概念的含义；
理解通信机制中物理层和协议层分离的理念；
学会配置STM32的串口功能；
了解printf()函数“打印”至串口的实现过程；
掌握使用串口调试软件对单片机的调试方法。

STM32串口通信涉及的知识较多，为了不让篇幅太长，本章打算分五个部分来讲解，本文是第一部分。

一、通信的一些必备知识

1.1 并行通信与串行通信

这两种通信方式的示意如图1所示。并行通信一般是指使用8、16、32及64根或更多的数据线进行传输的通讯方式。并行通信就像多个车道的公路，可以同时传输多个数据位的数据。串行通信是指设备之间通过少量数据信号线（一般是8根以下）、地线以及控制信号线，按数据位形式一位一位地传输数据的通讯方式。串行通信就像单个车道的公路，同一时刻只能传输一个数据位。

图1 并行通信与串行通信示意

由于并行传输对同步要求较高，且随着通讯速率的提高，信号干扰的问题会显著影响通讯性能，现在随着技术的发展，越来越多的应用场合采用高速率的串行差分传输。

1.2 全双工、半双工、单工通信

全双工通信是指在同一时刻，两个设备之间可以同时收发数据。就好比一个双向车道，两个方向上的车流互不相干。打电话就是一种全双工通信。

半双工通信是指两个设备可以收发数据，但不能在同一时刻进行。就像乡间小道那样，同一时刻只能让一辆小车通过，另一方向的来车只能等待道路空出来时才能经过。对讲机就是一种半双工通信。

单工通信是指在任何时刻都只能进行一个方向的通信，即一个固定为发送设备，另一个固定为接收设备。就像单行道，另一方向的车辆完全禁止通行。这三种通信方式的特点可以用图2来表示。

图2 三种通信方式示意

1.3 同步通信与异步通信

如图3所示，在同步通信中，收发设备双方会使用一根信号线表示时钟信号，在时钟信号的驱动下双方进行协调，同步数据。通讯中通常双方会统一规定在时钟信号的上升沿或下降沿对数据线进行采样。

图3 同步通信示意

如图4所示，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同步用的信号位，或者把主体数据进行打包，以数据帧的格式传输数据，某些通讯中还需要双方约定数据的传输速率，以便更好地同步。

图4 异步通信示意

在同步通信中，数据信号所传输的内容绝大部分就是有效数据，而异步通信中会包含有帧的各种标识符，所以同步通信的效率更高，但是同步通信双方的时钟允许误差较小，而异步通信双方的时钟允许误差较大。

1.4 通信速率

衡量通信性能的一个非常重要的参数就是通信速率，通常以比特率（bitrate）来表示，即每秒钟传输的二进制位数，单位为比特每秒（bit/s）。

容易与比特率混淆的概念是波特率（baudrate），它表示每秒钟传输了多少个码元。而码元是通讯信号调制的概念，通讯中常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的信号称为码元。

很多常见的通信中，一个码元就是一个二进制位，这种情况下比特率等于波特率。人们常常直接以波特率来表示比特率，大多数情况下是没什么问题的，这里只是希望了解一下它们的区别。

（第一部分完，共五部分）