STM32——USART

一、通信

1.1通信是什么；

通信是将一个设备的数据发送到另一个设备中，从而实现硬件的扩展；

1.2通信的目的是什么；

实现硬件的扩展-在STM32中集成了很多功能，例如PWM输出，AD采集，定时器等，在STM32中是通过内部硬件电路实现的，可以通过指针操作相应的寄存器，来控制硬件电路，通过读来获取电路状态，通过写来操控电路；而有一些功能是STM32内没有集成的例如蓝牙无线遥控，陀螺仪测姿态等，此时需要外挂模块，来实现这些功能，而这些功能的数据是保存在外挂模块的寄存器中的，STM32想要获取这些数据来控制外挂模块就需要与该设备进行通信，通过读写外挂模块相应的寄存器，实现对外挂模块的控制，从而达到硬件扩展的功能；

1.3设备间如何进行通信

通过在设备间连接一根或者多根通信线，实现数据的接收和数据的发送，从而达到主控模块控制外挂模块的功能；

1.4通信协议是什么；

通信协议是指通信双方规定的通信规则，双方按照协议进行数据的收发；

1.5有哪些通信协议；

主要的通信方式：串口通信（USART）,I2C,SPI,CAN,USB通信；

1.6通信协议有哪些模式；

通信方式的特点主要由以下几种模式决定：双工模式，时钟模式，电平模式，设备模式；

1.7通信特性具体是什么；

1.7.1双工模式：

双工模式分为全双工，半双工，单工；

全双工：通信双方可以同时接收或者发送数据，一般有两根通信线，接收线路和发送线路互不干扰，全双工；

半双工：通信双方在指定时间，只能接收或者只能发送，一根通信线，半双工；

单工：数据只能由一个设备发送另一个设备接收，一根通信线（全双工撤去一根通信线可转换为单工）；

1.7.2时钟模式

同步时钟：通信双方在时钟线的时钟脉冲驱动下，进行数据的收发；

异步时钟：通信双方没有时钟线，需要双方约定传输频率（波特率），根据传输频率来接收数据；

*波特率和比特率

波特率：单位时间内接收的码元个数，单位是码元/s，也称波特；在通信系统中，二进制的一位称为码元或者符号；波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数，单位用bps(位/秒)表示，记作波特。

比特率：单位时间内接收的比特的个数，单位是bit/s，比特率来衡量异步串行通信的数据传输速率，即单位时间内传送二进制有效数据的位数，单位用bps表示。

在二进制下波特和比特是相同的，多进制下是不同的；

1.7.3电平模式

单端信号：通信线上的电平是对GND的电平，所以通信设备需要共地；

差分信号：俩根传输线上的电位差，差分信号具有很强的抗干扰性，所以差分信号一般可以传输很远的距离；

1.7.4设备模式

点对点设备：

多设备；

多设备分为一主多从模式和多主多从模式；

一主多从模式：指的是有一个主机，多个从机，主机对总线的时钟线有绝对的控制权，从机在任何时候都只能接收，不能发送；主机在数据线空闲时候，可以调用，从机只能在接收或者发送数据的时候才可以短暂的控制；

多主多从模式

一根总线上挂载了多个设备，这些设备既可以作为从机又可以作为主机；

又分为：固定多主机模式和可变多主机模式；

固定多主机模式：主机的数量是固定的，每个主机都可以掌握总线的控制权，当多个主机同时申请总线控制权时，总线进行仲裁，失败的让出总线控制权；

可变多主机模式：每一个挂载在总线的设备都可以作为主机，当需要作为主机与其他设备进行通信时，申请总线控制权，对从机设备进行寻址即可，通信完成后，让出总线控制权，变回从机；当多个主机同时申请总线控制权时，总线进行仲裁，失败的让出总线控制权；

1.8总结：

二、USART串口通信协议

2.1串口通信介绍：

串口是一种应用十分广泛的通讯接口，串口按位bit发送和接收字节，串口成本低、容易使用、通信线路简单，可实现两个设备的互相通信

单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信，极大地扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力；

2.2串行通信和并行通信

1.通讯可分为串行通讯与并行通讯，串行通讯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。而并行通讯一般是指使用 8、16、32 及 64 根或更多的数据线进行传输的通讯方式，它们的通讯传输对比说明见下图：

很明显，因为一次可传输多个数据位的数据，在数据传输速率相同的情况下，并行通讯传输的数据量要大得多，而串行通讯则可以节省数据线的硬件成本(特别是远距离时)以及 PCB 的布线面积，串行通讯与并行通讯的特性对比见下表：

不过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。

2.3UART协议

UART全称是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，它通常称作UART，是一种异步收发传输器,是设备间进行异步通信的关键模块。UART负责处理数据总线和串行口之间的串并转换，并规定了帧格式；通信双方只要采用相同的帧格式和波特率，就能在未共享时钟信号的情况下，仅用两根信号线（RX 和TX）就可以完成通信过程，因此也称为异步串行通信。

对于通讯协议，我们也以分层的方式来理解，最基本的是把它分为物理层（硬件规定）和协议层（软件规定）。物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。

2.4USART串口硬件规定:

简单的双向串口通信需要两个通信线（TX数据发送端，RX数据接收端）

TX 数据发送引脚

RX 数据接受引脚

TX和RX需要交叉连接（一个设备的TX连接在另外一个设备的RX）；

GND是单端信号，即所有的电平信号是相对于GND的，所以需要共地；

VCC当从设备没有单独供电时，需要接VCC；

当只需要单向数据传输时，可以只接一个通信线；

当电平标准不一样的时候需要接电平转换芯片；

全双工模式，发送端设置为复用推挽输出，接收端设置为浮空输入或上拉输入；

2.5USART的软件规定

2.3.1时序组成：

串口的参数：起始位，停止位，校验位，数据位，波特率；

波特率，单位时间接收二进制的位数，单位是bsp/s（位/s）；

起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平；

停止位: 用于数据帧的间隔，固定为高电平；

数据位：数据帧的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行；

校验位：用于数据验证，根据数据位计算得来;

串口的时序:

1位起始位+8位有效数据位+1位停止位=1帧（10位）；

1位起始位+8位有效数据位+1位停止位+1位校验位=1帧（11位）；

过程：串口处于空闲状态时，为默认为高电平为1，串口需要传输的时候，必须要发送一个起始位，这个起始位必须是低电平，打破空闲状态的高电平，这个下降沿就是告诉接收设备，这一帧的数据要开始了，发送数据后，停止位固定为高电平，为下一帧发送做准备；

奇偶校验位：例如奇校验：就是如果数据中1的数为奇数则校验位为0，默认1为奇数，如果1为偶数，则校验位补1，使1为奇数个；

引脚高低电平反转是STM32USART外设自动完成，也可以通过软件模拟，就是设置一个对应波特率时间的定时器，然后定时调用GPIO完成引脚反转；

接收时候需要一个外部中断，在接收位下降沿触发，进入接收状态，对齐采样时钟，依次采样八次；

*停止位可以设置长度；

2.3.2时序图

总结:TX引脚发送高低电平，RX引脚读取高低电平，每个字节的数据加上起始位，停止位，可选的校验位打包成数据帧，依次输出在TX引脚，另一端RX引脚依次接收，完成数据传输，这就是串口通信；

三、电平标准

*电平标准：

电平标准是数据0和数据1的表达方式，在传输线缆中人为的规定电压和数据的对应关系，串口通信常见的三种电平标准：

TTL电平:0V表示0，3.3V~5V表示1；

RS232：-3.3V~-15V表示1，3.3V~15V表示0；

RS485：两线压差-2V~-6V表示0，2V~6V表示1；RS485是差分信号；

四、STM32的USART串口外设

4.1USART串口外设的介绍

通用同步/异步收发器；

*同步模式多加一个时钟输出，没有时钟输入，主要是为了兼容其他通信协议，不支持两个USART直接的同步；

USART是STM32内部集成的硬件外设，可以根据数据寄存器的一个字节数据，自动生成数据帧的时序，从TX引脚发送，也可以自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接成一个字节数据，存放在数据寄存器中；

自带波特率发生器，最高可达4.5Mbits/S;（APB2总线给一个时钟频率72MKHZ，波特率发生器进行分频得到想要的时钟频率，作为采样频率）

可以配置数据位长度（8/9），停止位长度（0.5/1/2/2.5）

可选择校验位（无校验/奇校验/偶校验）

支持同步模式（多一个CLK时钟输出），硬件流控制（设备发送数据太块，会导致另外一个设备没有做好接收准备，通过实现一个设备准备好接收，另一个设备才继续发送，此时设置硬件流控制，就可以防止其中一个发送太块，导致另外一个没有接收导致数据丢失的问题）,DMA（转运数据），智能卡，IRDA（红外光通信）,LIN（局域网通信）；

4.2USART串口外设的结构图

过程分析：TX，RX分别是接收和发送引脚，通过DR寄存器，硬件上分为两部分TDR发送寄存器和RDR数据接收寄存器组成；

剩下的三个引脚是智能卡和IrDA通信的引脚；

我们需要发送数据时候，操作TDR发送数据寄存器（只写），当我们读取数据时候，通过RDR接收数据寄存器（只读），我们进行写操作，此时数据会被写入TDR中，然后检测发送移位寄存器内是否有数据，如果没有，那么TRD中的数据会立刻转移到发送移位寄存器中，然后置标志位TXE（发送寄存器为空）为1，表示转运完成，然后新的数据会装载在TRD中,此时数据还没有发送出去，之后移位寄存器中的数据，在发送控制器的作用下，向右移位（低位先行），一位一位的对应数据帧的时序，把数据输出到TX引脚，通过TX发送出去，当数据移位完成后，新的数据就会再次自动从TDR发送到移位寄存器里来，如果当前移位还没有完成，TDR数据就会进行等待，直到移位完成；有了TRD和移位寄存器的双重缓存，可以保证连续发送数据，数据帧不会有空闲；

我们需要接收数据时候，数据从RX段输入，到接收移位寄存器中，在接收器控制下，一位一位的读取RX电平，先放在最高位，然后移位8次，接收一个字节（从高位到低位），当一个字节的移位完成后，这个字节的数据就会整体转移到RDR接收数据寄存器中，转移过程中也会置一个标志位RXNE（接收寄存器非空），之后可以通过读取寄存器获取值；

发送控制器，控制发送移位寄存器，硬件数据流控制，又称流空，防止数据丢失或覆盖，nRTS是请求发送，是输出脚，nCTS用于接收其他设备的nRTS（n低电平有效）

原理:发送设备的TX引脚接入接收设备的RX引脚，同时接收设备的nRTS接到发送设备的nCTS上，RTS输出一个能不能接收的反馈信号，如果可以接收时，RTX置低电平，表示可以接收，如果不能接收，则置高电平表示不能接收；直到置低电平重新发送;

同步模式：产生同步的时钟信号，配合发送移位寄存器使用，发送寄存器每移位依次，同步时钟电平跳变一个周期，时钟告诉对方，移出去一位，只支持输出，不指出输入；

用途:1.串口加时钟类似于SPI，可以于SPI兼容；

2.可以做自适应波特率；原理：当接收设备不知道发送设备的波特率，可以通过测量是时钟周期来计算波特率；

唤醒单元：一般串口只支持点对点通信，而对于多设备通信，即一根总线上挂在多个设备，想和某个设备通信，只需要进行寻址，确定通信对象后，在进行数据收发；

唤醒单元可以实现多设备通信，当发送指定地址时，唤醒单元开始工作；从而实现多设备通信

各种中断标志位；

其中中断控制就是控制中断是否能到NVIC；

波特率发生器：

APBx时钟

过程：TE为1发送器波特率控制，RE为1接收器波特率控制，然后再波特率控制器中分为整数部分和小数部分（因为有些波特率整数除不尽可能会有误差，所以有小数部分），然后将分频系数输出对输入进来的时钟频率进行分频，然后/16得到发送器时钟和接收器时钟，通向控制部分；

USART引脚复用GPIO参考引脚复用复用；

4.3USART串口外设实现过程

1.RCC开启GPIO和USART外设时钟；

2.初始化GPIO，配置GPIO的输出引脚为复用推挽输出，输入引脚为上拉输入或者浮空输入（最好是上拉输入，给引脚一个默认的电平，防止外部干扰，造成引脚跳变）；

3.初始化USART,配置波特率发生器（预分频器，对输入的时钟进行分频），配置发送和接受控制器；

4.使能CMD；

4.4USART串口外设时序图分析

输入数据问题：第一就是要在输入数据中间进行采样，才能确保采样的准确性，否则可能电平还在翻转就采样，导致数据不准；

第二数据输入要对噪声有一定的判断能力，如果是噪声，置标志位判断；

STM32中，通过对输入的波特率进行16分进行采样

过程：空闲状态每一位进行16次采样，对应结果一直为1，如果某一个时刻采样为0，那么表示出现下降沿，那么继续在一位中采样16次，并且之后每三位进行一次判断，如果三位中至少有两个为0，则认为为起始位标志，但是出现了噪声，同时将噪声标志位NE置1，如果只有一个0那么默认为前面的标志位0为噪声影响，全部忽略不计重新开始计算；如果通过了起始位侦测，则接收状态由空闲位，变成接收起始位，同时第8、9、10次采样的位置为起始位的正中间，之后每次都在第8、9、10次采样，这样就能保证后续每次采样都在正中间进行采样；

数据采样流程：1-16,一个数据位有16个采样时钟对应16位，由于起始帧测已经对齐采样时钟，直接在第8、9、10次采样,为了保证数据的可靠，即三次采样，如果都为1则位1，如果都为0则为0，如果不全为1或者0，则根据2：1的原则判断1或者0；

Printf 打印到串口方法

1.重定向方法：

int fputc(int ch,FILE *f)

{

Serial_SendByte(ch);

return ch;

}

更改底层，但是只能应用一个串口；

2.sprintf指定打印位置；把格式化字符输出到一个字符串里；

Char string[100];

Sprint(string,“num=%d”，666)；

Serial_SendString(String);

封装Sprintf（可变参数）

Include“stdarg.H”

Void Serial_print(char *format ,......)

{

Char String[100];

Va_list arg;

Va_start(arg,format);

Vsprintf(String,format,arg);

Va_end(arg);

Serial_SendString(String);

}

串口接收模式：使用查询或者中断两种方式；

查询：在主函数循环不断判断RXNE标志位，如果置1表示接收到数据；，在读取寄存器就可以了；

五、数据包

数据包作用：将一个个数据打包起来，方便进行多字节数据通信；

例如陀螺仪数据，发送X,Y,Z，共三个字节需要连续不断的发送，出现一个问题，接收方不知道那个数据对应X那个对应Y，会出现数据错位的情况，把数据分割，xyz当作一组数据，把同一批的数据分割成一个个数据包来接收；

额外添加包头包尾的方式，不改变原有的数据结构；

HEX数据包格式

文本数据包格式

数据包发送

HEX：传输直接，解析数据简单，适合模块发送数据，例如陀螺仪，湿度传感器等；

文本数据包：数据直观易理解，适合人机交换的场合；；蓝牙AT指令，CNC，三D打印机的G代码；

HEX数据包发送

定义一个缓冲数组

在发送输出的数据添加包头包尾，实现数据打包；

void Serial_SendPacket(void)

{

Serial_SendByte(0xFF);//发送包头

Serial_SendArray(Serial_TxPacket,4);//发送一个数组

Serial_SendByte(0xFE);//发送包尾；

}

如何构建状态机：

状态机方法，根据项目要求，定几个状态，然后考虑各个状态在什么情况下进行转移，如何转移；

方法：定义一个状态量，然后判断状态量的值确定处于那种状态，然后考虑转移；

状态机1:HEX数据包发送

void USART1_IRQHandler (void)

{

static uint8_t RxState=0;//状态变量S

static uint8_t PRxPacket=0;//指示接收到哪一个了

if(USART_GetFlagStatus( USART1, USART_IT_TXE)==SET)//发送寄存器TDR为空，置TXE标志位为1；

{

uint8_t RxData =USART_ReceiveData(USART1);//输入的数据给到RXData中；

if(RxState==0)//判断状态S选择不同的过程

{如果接收数据为0xff则是包头，切换状态变量为接收状态；同时清零PRxPacket

if(RxData==0xFF)//收到包头

{

RxState=1;//转移状态

PRxPacket=0;//从第0个开始接收

}

else if(RxState==1)//使用else if而不使用if防止状态转移过程中，两个同时成立

{

Serial_RxPacket[PRxPacket]=RxData;//第N个接收数据

PRxPacket++;//数据转存一次

if( PRxPacket>=4)//四个载荷数据接收完成

{

RxState=2;//进入下一个状态

}

else if(RxState==2)//等待包尾

{

if(RxData==0xFE)//接收到包尾

{

RxState=0;//回到最初的状态

Serial_RxFlag=1;//置一个接收标志位；

}

USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_TXE);

}

void Serial_SendPacket(void)

{

Serial_SendByte(0xFF);

Serial_SendArray(Serial_RxPacket,4);

Serial_SendByte(0xFE);

}

状态机2：文本数据包

void USART1_IRQHandler (void)

{

static uint8_t RxState=0;//状态变量S

static uint8_t PRxPacket=0;

if(USART_GetFlagStatus( USART1, USART_IT_TXE)==SET)

{

uint8_t RxData =USART_ReceiveData(USART1);

if(RxState==0)

{

if(RxData== '@')//判断包头

{

RxState=1;//进入下一个状态

PRxPacket=0;//此时为1

}

else if(RxState==1)//防止状态转移时候，两个同时成立

{

if( PRxPacket=='\r')//判断第一个包尾

{

RxState=2;//进入下一个状态

}

else

{

Serial_RxPacket[PRxPacket]=RxData;

PRxPacket++;

}

else if(RxState==2)

{

if(RxData=='\n')

{

RxState=0;

Serial_RxFlag=1;

Serial_RxPacket[PRxPacket]='\0';

}

USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_TXE);

}

五、API实现

5.1 API1:实现软串口接收或者发送一个数据;

5.1.1程序规划:

首先明确想实现的功能-实现发送一个字节，发送一个数组，发送一个字符串，发送数字（依次发送每一位）；

5.1.1.1建立通信层模块（底层）:

初始化串口后，对各部分进行封装；

5.1.1.2应用层

mian函数里调用驱动层函数，实现功能；

5.1.2库函数分析

库函数：

void USART_DeInit(USART_TypeDef* USARTx);//复位
void USART_Init(USART_TypeDef* USARTx, USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);//初始化
void USART_StructInit(USART_InitTypeDef* USART_InitStruct);//初始化结构体
void USART_ClockInit(USART_TypeDef* USARTx, USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);//配置同步时钟输出
void USART_ClockStructInit(USART_ClockInitTypeDef* USART_ClockInitStruct);
void USART_Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//使能
void USART_ITConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT, FunctionalState NewState);//中断使能
void USART_DMACmd(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_DMAReq, FunctionalState NewState);//开启到DMA的通道
void USART_SetAddress(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Address);//设置 USART 节点的地址。
void USART_WakeUpConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_WakeUp);//配置唤醒单元
void USART_ReceiverWakeUpCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//使能唤醒单元
void USART_LINBreakDetectLengthConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_LINBreakDetectLength);//设置USART LIN模式下的断点检测长度
void USART_LINCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//LIN使能
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data);//功能：通过USARTx外设传输单个字节数据
注释：DR数据寄存器只有DR[8:0]可用，一次发送1字节的数据
uint16_t USART_ReceiveData(USART_TypeDef* USARTx);//功能：返回由USARTx外设接收的最新数据
注释：DR数据寄存器只有DR[8:0]可用，一次接收16位的数据
void USART_SendBreak(USART_TypeDef* USARTx);//功能：发送断开帧
注释：如果设置SBK=1，在完成当前数据发送后，将在TX线上发送一个断开符号
单独发送断开符号时：不能发送，波形无变化（持续高电平）
TC中断时发送断开符号：接收端接收，认为是数据0x00
结论是：断开符号对防止接收端把两包看做一包没什么用，无法起到真正的断开作用void USART_SetGuardTime(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_GuardTime);//功能：设置指定的USART保护时间
注释：以波特时钟为单位的保护时间。在智能卡模式下，需要这个功能，当保护时间过去后，才会设置发送完成标志
UART4和UART5上不存在这一位
void USART_SetPrescaler(USART_TypeDef* USARTx, uint8_t USART_Prescaler);//功能：设置对系统时钟预分频器的数值
注释：红外低功耗模式[7:0]位，红外正常模式数值确定，智能卡模式[4:0]位
位[7:5]在智能卡模式下没有意义；UART4和UART5上不存在这一位
例如：USART_SetPrescaler(USART1 , 00000001);
void USART_SmartCardCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//功能：使能或者失能USARTx的智能卡模式
注释：UART4和UART5上不存在这一位
例如：USART_SmartCardCmd(USART1 , ENABLE);
void USART_SmartCardNACKCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//功能：使能或者失能NACK传输
注释：校验错误时，是否发送NACK位；UART4和UART5上不存在这一位
例如：USART_SmartCardNACKCmd(USART1 , ENABLE);
void USART_HalfDuplexCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//功能：使能或者失能USART半双工通信
注释：是否选择选择单线半双工模式
例如：USART_HalfDuplexCmd(USART1 , ENABLE);
void USART_OverSampling8Cmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//功能：使能或者失能USART的8X过采样模式
void USART_OneBitMethodCmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//功能：使能或者失能USART的one bit采样模式
void USART_IrDAConfig(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IrDAMode);//功能：配置USART的IrDA（红外）接口
注释：低功耗与正常模式
void USART_IrDACmd(USART_TypeDef* USARTx, FunctionalState NewState);//功能：使能或者红外模式失能
FlagStatus USART_GetFlagStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);//标志位函数
void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG);
ITStatus USART_GetITStatus(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);
void USART_ClearITPendingBit(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_IT);

5.1.3思路：

5.1.3.1初始化串口

1.RCC开启GPIO和USART的时钟；

2.初始化GPIO，配置GPIO的输出为复用推挽输出（片上外设输出控制引脚电平），输入为上拉输入或者浮空输入；

3.初始化USART,配置USART的模式（接收还是发送），是否需要流控，是否需要校验位和位长；

4.使能USARTcmd；

5.1.3.2输出一个字节：

1.输出一个字节；

2.判断是否发送至移位寄存器，不需要手动清0标志位；

5.1.3.3输出一个数组

1.通过for循环依次输出数组的每一位；

5.1.3.4输出一个字符串for循环依次发送字符串的每一位，直到标志位“\0”；

5.1.3.5发送数字

1.依次发送数字的每一位；

2.通过定义函数表达函数的每一位；

5.1.3.6将输出重定义至串口

5.1.4实现

1.RCC开启GPIO和USART的时钟；

2.初始化GPIO，配置GPIO的输出为复用推挽输出（片上外设输出控制引脚电平），输入为上拉输入或者浮空输入；

3.初始化USART,配置USART的模式（接收还是发送），是否需要流控，是否需要校验位和位长；

4.使能USARTcmd；

5.1.3.2输出一个字节：

1.输出一个字节；

2.判断是否发送至移位寄存器，不需要手动清0标志位；

5.1.3.3输出一个数组

1.通过for循环依次输出数组的每一位；

5.1.3.4输出一个字符串for循环依次发送字符串的每一位，直到标志位“\0”；

5.1.3.5发送数字

1.依次发送数字的每一位；

2.通过定义函数表达函数的每一位；

5.1.3.6将输出重定义至串口

应用层：

5.2API2实现串口接收一个数据：

基本于发送数据初始化基础上，开启中断控制输出，到NVIC,配置NVIC后，但是接收数据时候需要产生中断，在中断函数中判断标志位后，读取数据和标志位，清除标志位，最后用俩个函数返回读取的数据和标志位

应用层：

5.3API3串口收发HEX数据包（固定包长）

在串口发送和接收数据API1和API2基础上建立；

如何建立状态机：

状态机方法，根据项目要求，定几个状态，然后考虑各个状态在什么情况下进行转移，如何转移；

方法：定义一个状态量，然后判断状态量的值确定处于那种状态，然后考虑转移；

1.定义发送缓存区和接收缓存区；

2.封装数据包，在数据前后分别加上包头和包尾；

定义一个状态量用于判断状态，定义一个数据指示接收到哪一个了

状态机逻辑:根据分析得到几种状态：等待包头，接收数据，等到包尾

各个状态在什么样的情况下转变：等待包头在接收到包头后转移至接收数据，接收数据接收够数据后转移至等待包尾，等待包尾，收到包尾后，切换至等待包头模式；

首先静态变量初始值为0，是一个状态—等待包头，判断接收的数据是不是包头，如果是包头0xFF，切换至下一个状态为1，是第二个状态接收数据，判断接收的数据是否够4个，如果接收够4个，切换为下一个状态2，是第三个状态等待包尾，判断是否接收到包尾，如果接收到状态切换为0，第一个状态；

应用层：

5.4API4串口发送字节数据包（随机包长）

在串口发送和接收数据API1和API2基础上建立；

逻辑结构：

根据分析得到几种状态：等待包头，接收数据，等到包尾

首先静态变量初始值为0，是一个状态—等待包头，判断接收的数据是不是包头或者是不是第一次接收数据，如果是包头0xFF，切换至下一个状态为1，是第二个状态接收数据，判断接收的数据是否够4个，如果接收够4个，切换为下一个状态2，是第三个状态等待包尾，判断是否接收到包尾，如果接收到状态切换为0，第一个状态；