1.處理器與外部設備通信的兩種方式：
並行通信
- 傳輸原理：數據各個位同時傳輸。
- 優點：速度快
- 缺點：占用引腳資源多
串行通信
- 傳輸原理：數據按位順序傳輸。
- 優點：占用引腳資源少
- 缺點：速度相對較慢
- 單工：數據傳輸只支持數據在一個方向上傳輸
- 半雙工：允許數據在兩個方向上傳輸，但是，在某一時刻，只允許數據在一個方向上傳輸，它實際上是一種切換方向的單工通信；
- 全雙工：允許數據同時在兩個方向上傳輸，因此，全雙工通信是兩個單工通信方式的結合，它要求發送設備和接收設備都有獨立的接收和發送能力。
- 同步通信：帶時鍾同步信號傳輸。SPI，IIC通信接口
有時鍾同步信號，A傳到B的過程中，每一個位都是根據時鍾來傳的，比如時鍾到達上升沿，傳1bit。
- 異步通信：不帶時鍾同步信號。UART(通用異步收發器),單總線
A和B之間沒有時鍾同步信號，雙方先約定一些波特率、起始位等，計算出發送每一bit占用的時間。
常見的串行通信接口：
如果是全雙工，那么發送和接收都要有獨立的引腳。半雙工一般只占用一個獨立的發送\接收引腳。
如果是同步通信，那么一定有同步時鍾。
| 通信標准 | 引腳說明 | 通信方式 | 通信方向 |
|---|---|---|---|
| UART (通用異步收發器) | TXD:發送端 RXD:接受端 GND:公共地 | 異步通信 | 全雙工 |
| 單總線 （1-wire) | DQ:發送/接受端 | 異步通信 | 半雙工 |
| SPI | SCK:同步時鍾 MISO:主機輸入，從機輸出 MOSI:主機輸出，從機輸入 | 同步通信 | 全雙工 |
| I2C | SCL:同步時鍾 SDA:數據輸入/輸出端 | 同步通信 | 半雙工 |
包含：
物理層(電氣層：接口決定）：通信接口（RS232,RS485,RS422,TTL)
數據格式（數據層：芯片決定）起始位校驗位等約定好
通信協議（協議層：程序決定）數據出錯能檢測出來等
UART異步通信方式引腳連接方法：
RXD:數據輸入引腳。數據接收。TXD:數據發送引腳。數據發送。
兩個電路板相連，往往用到一些接口，而不是直接相連TXRX。
| 接口類型 | 邏輯1 典型值 | 邏輯0 典型值 | 說明 | 優缺點 |
|---|---|---|---|---|
| TTL | +5/3.3 | 0 | 一般MCU串口引腳都支持TTL | |
| RS232 | -15V～-3V | 3V～15V | 3線全雙工，點對點 | 接口電平高，傳輸速度相對較低，傳輸距離近 |
| RS485 | 兩根線的壓差+（2~6）V | 壓差-（2~6）V | 2線半雙工，點對多，主從通信。使用壓差傳遞信號。 | 傳輸速度高可達10M，抗干擾能力強，距離遠。 |
| RS422 | 相對比較少用。 |
MCU發送串口信號，經電平轉換芯片變為USB信號，通過USB連到電腦，電腦可以直接識別USB信號。
| 串口號 | RXD | TXD |
|---|---|---|
| 1 | PA10(PB7) | PA9（PB6) |
| 2 | PA3(PD6) | PA2(PD5) |
| 3 | PB11(PC11/PD9) | PB10(PC10/PD8) |
| 4 | PC11(PA1) | PC10(PA0) |
| 5 | PD2 | PC12 |
| 6 | PC7(PG9) | PC6(PG14) |
STM32串口通信過程:信號一位一位傳過來，速度根據波特率來傳。串行移位寄存器一個一個讀過來，然后一次性寫入到輸入數據緩沖器里，MCU從中讀取數據。
MCU寫輸出數據緩沖器，然后一次性給串行移位寄存器，然后在波特率控制下，把數據一位位送到外部設備。
起始位：1個邏輯0數據位開始
數據位（8位或者9位）
奇偶校驗位（第9位）
停止位（1,1.5,2位）
波特率設置
TX:芯片數據發送出去，RX：數據接收。接收后放到接收移位寄存器，然后全部給接收數據寄存器，然后CPU可以通過總線讀取數據。發送的話，CPU把數據寫到發送數據寄存器，之后數據送到發送移位寄存器，數據一位一位的從IO口出去。
對於這個發送和接收移位寄存器，必須提前設定好波特率，這兩個寄存器受發送控制和接收器控制。可以由下圖看到：發送和接收端共用一個波特率，用於確定串行通信的速度。最下面有一個BRR寄存器，首先時鍾來自於pCLKx ，pclk經過/usartdiv和/(8*(2-OVER8)),OVER8由控制寄存器的一個位決定可能為0或1，把這個時鍾作為發送器和接收器的時鍾，控制發送和接收移位寄存器，實現控制傳輸數據的速度。
對於接收器控制和發送控制，圖中還有幾個寄存器，右邊SR寄存器，記錄一些狀態標志位，左邊CR1，有一些使能位，高位連接中斷控制，可以觸發一些中斷。
波特率決定了串口的通信速度，如何計算。
上圖OVER8：在控制寄存器 1 (USART_CR1)中可找到，其中采樣頻率越高，容錯性越好，但是限制了速度。如果8倍過采樣可以提高速度。
小數波特率生成：
對 USARTDIV 的尾數值和小數值進行編程時，接收器和發送器（Rx 和 Tx）的波特率均設置為相同值。
當fck確定，又要達到某一種波特率，此時可以計算出USARTDIV的值是多少。它的值是由USART_BRR 寄存器決定的。
USARTDIV 是一個存放在 USART_BRR 寄存器中的無符號定點數。
當 OVER8=0 時，小數部分編碼為 4 位並通過 USART_BRR 寄存器中的 DIV_fraction[3:0] 位編程。
當 OVER8=1 時，小數部分編碼為 3 位並通過 USART_BRR 寄存器中的 DIV_fraction[2:0] 位編程，此時 DIV_fraction[3] 位必須保持清零狀態。
注意： 對 USART_BRR 執行寫操作后，波特率計數器更新為波特率寄存器中的新值。因此，波特率 寄存器的值不應在通信時發生更改。
如圖所示，USART中DIV_Mantissa是設置USARTDIV 的整數部分，DIV_Fraction是設置USARTDIV的小數部分。如果經過公式算出USARTDIV=37.5該如何設置 USART_BRR寄存器？
可以看到波特率寄存器 (USART_BRR)：位15：4一共12位，如果設置USARTDIV=37.5，只需要把高十二位設置成37 。小數則是由低4位決定的，由於低四位一共有2^4=16個數，占滿了0-1，所以可以0.5*16=8,賦給低四位即可。
可以總結出：OVER8=0時波特率計算公式：
①根據波特率和串口時鍾頻率，計算出USARTDIV的值。
②DIV_Fraction=USART的小數部分 X16所得的整數
DIV_Mantissa=USART的整數部分
假如OVER8=0，串口時鍾為90M，需要得到115200的波特率，根據公式計算得到USARTDIV=90000000/(115200*16)=48.828
DIV_Fraction=16*0.828的整數部分=13=0X0D；
DIV_Mantissa=48=0x30；
得到USART1->BRR值為0x30d，只要設置串口1的BRR寄存器值位0x30d就可得到115200的波特率。