（四）stm32之通信协议

news2024/12/24 11:44:52

一.串口通信

1、全双工、半双工、单工
单工：只能一个人传输，只能向一个方向传输
半双工：只能一个人传输，可以多个方向传输
全双工：多方传输，多个方向传输

2、同步通信、一步通信
异步通信：双方时钟可以不同步，发送的信息封装（加上起始位、停止位）实现同步，效率低，用在低速传输中
同步通信：使用频率一致的时钟，数据帧通过独特的bit串作为启停标志，效率高，适合高速传输

3、波特率
数据传输速率使用波特率来表示，单位bps（bits per second）

串口是一种应用十分广泛的通讯接口，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
硬件电路
简单双向串口通信有两根通信线（发送端TX和接收端RX）
TX与RX要交叉连接
当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线
当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片
在这里插入图片描述
电平标准是数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准有如下三种：

电平标准
TTL电平：+3.3V或+5V表示1，0V表示0
RS232电平：-3_{-15V表示1，+3}+15V表示0
RS232是一种串行通信标准，全称为“推荐标准232”（Recommended Standard 232），由电子工业联盟（EIA）在1960年代制定。RS232广泛用于计算机和各种设备之间的串行数据传输，如调制解调器、打印机、扫描仪等。RS232定义了电气特性、信号功能、连接器类型和信号线的物理连接方式。

RS232的特点：

电气特性：RS232使用负逻辑电平，逻辑“1”通常表示为-3V到-15V之间的电压，而逻辑“0”表示为+3V到+15V之间的电压。这种电平标准允许在较长的电缆上进行可靠的数据传输。
信号线：RS232标准定义了多条信号线，包括发送数据（TXD）、接收数据（RXD）、请求发送（RTS）、清除发送（CTS）、数据终端就绪（DTR）、数据设备就绪（DSR）、数据设置就绪（DSR）、载波检测（DCD）等。
连接器：RS232标准最初使用DB-25连接器，后来随着设备的简化，DB-9连接器变得更为常见。DB-9连接器通常有9个引脚，而DB-25连接器有25个引脚。
通信模式：RS232支持全双工通信，即数据可以在两个方向上同时传输。
速率和距离：RS232标准支持的最高数据传输速率为20kbps（千比特每秒），在较低的数据速率下，传输距离可以达到15米以上。随着数据速率的提高，传输距离会相应减少。

RS232的应用：

RS232由于其简单性和可靠性，在许多应用中被广泛使用。例如：

计算机与外围设备：连接计算机与打印机、扫描仪等外围设备。
工业控制：用于工业设备之间的通信。
测试设备：连接测试仪器和计算机进行数据交换。
嵌入式系统：在嵌入式系统中，RS232常用于调试和数据传输。

RS232的局限性：

尽管RS232非常普及，但它也有一些局限性：

速率限制：随着数据传输需求的增加，RS232的速率限制成为了一个问题。
距离限制：在高速率下，RS232的传输距离受到限制。
电平差异：RS232的电平标准与现代电子设备常用的TTL电平不兼容，需要电平转换。

随着技术的发展，RS232逐渐被USB、RS485、以太网等更高速、更远距离的通信标准所取代。然而，由于其历史的普及性和设备的广泛存在，RS232在许多场合仍然被使用。

RS485电平：两线压差+2_{+6V表示1，-2}-6V表示0（差分信号）
RS485是一种电气接口标准，用于实现多点通信网络中的串行数据传输。它由电子工业联盟（EIA）在1983年发布，是RS232的改进版，旨在提供更远距离和更高数据传输速率的通信能力。RS485广泛应用于工业自动化、楼宇自动化、电信、电力系统等领域。

RS485的特点：

差分信号：RS485使用差分信号传输，即使用两根线（A和B）来传输一个信号，其中A线传输正信号，B线传输负信号。这种设计可以有效抑制噪声干扰，提高信号的抗干扰能力。
多点通信：RS485支持多点通信，即一个主设备可以与多个从设备进行通信。这使得RS485非常适合于构建分布式控制系统。
较长的传输距离：RS485能够在较长距离上进行可靠的数据传输，通常在1200米范围内可以达到100kbps的数据速率。
较高的数据速率：RS485支持较高的数据速率，最高可达10Mbps，但实际应用中通常会根据传输距离和网络条件进行调整。
半双工通信：RS485通常工作在半双工模式下，即数据在同一时刻只能在一个方向上传输，但可以通过控制信号来切换发送和接收状态。

RS485的应用：

RS485由于其高可靠性和远距离传输能力，在许多领域得到了广泛应用：

工业自动化：用于连接PLC（可编程逻辑控制器）、传感器、执行器等设备。
楼宇自动化：用于智能建筑中的灯光控制、安全监控等系统。
电力系统：用于电力监控和控制设备之间的通信。
电信设备：用于远程通信设备之间的数据传输。

RS485的局限性：

尽管RS485具有许多优点，但它也有一些局限性：

半双工通信：RS485的半双工通信模式限制了数据传输的效率，特别是在需要同时进行双向通信的应用中。
复杂的网络设计：多点通信网络的设计和调试相对复杂，需要考虑终端匹配、信号反射等问题。

RS485作为一种成熟的技术，虽然在某些方面可能不如现代的通信标准（如以太网、CAN总线等）先进，但由于其稳定性和成本效益，它在许多应用中仍然是首选的通信方式。随着技术的发展，RS485也在不断地进行改进，以适应新的应用需求。
波特率：串口通信的速率
起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平
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
停止位：用于数据帧间隔，固定为高电平

在这里插入图片描述

波特率
发送器和接收器的波特率由波特率寄存器BRR里的DIV确定
计算公式：波特率 = fPCLK2/1 / (16 * DIV)

数据模式
HEX模式/十六进制模式/二进制模式：以原始数据的形式显示
文本模式/字符模式：以原始数据编码后的形式显示

serial.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
#include "Serial.h"

uint8_t Serial_RxData;
uint8_t Serial_RxFlag;

void Serial_Init(void)
{
   
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE)