當(dāng)我們在學(xué)習(xí)一款CPU時，最經(jīng)典的實驗?zāi)^于流水燈了，掌握流水燈的話就基本等于學(xué)會操作I/O口了，那么在學(xué)會I/O之后，相對于我們來說會把學(xué)習(xí)串口的操作放在第二位。在程序運行的時候我們可以點亮一個LED來顯示代碼的執(zhí)行狀態(tài)，但有時候我們還想把某些中間量后者其他程序狀態(tài)信息打印出來顯示在計算機上，那么這時候串口的作用就可顯而知了。

下面我們來看一下什么是串口

串行接口簡稱串口，也稱串行通信接口或串行通訊接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的擴展接口。串行接口 (Serial Interface) 是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送，其特點是通信線路簡單，只要一對傳輸線就可以實現(xiàn)雙向通信（可以直接利用電話線作為傳輸線），從而大大降低了成本，特別適用于遠距離通信，但傳送速度較慢。

與并口的區(qū)別：串口形容一下就是一條車道，而并口就是有8個車道同一時刻能傳送8位（一個字節(jié)）數(shù)據(jù)。但是并不是說并口快，由于8位通道之間的互相干擾（串?dāng)_），傳輸時速度就受到了限制，傳輸容易出錯。串口沒有互相干擾。并口同時發(fā)送的數(shù)據(jù)量大，但要比串口慢。[3] 串口硬盤就是這樣被人們重視的。

串口通信：串口通信(Serial Communication)，是指外設(shè)和計算機間，通過數(shù)據(jù)信號線、地線等，按位進行傳輸數(shù)據(jù)的一種通訊方式。 

串口是一種接口標準，它規(guī)定了接口的電氣標準，沒有規(guī)定接口插件電纜以及使用的協(xié)議。

串口通信協(xié)議：

在串口通信中，常用的協(xié)議包括RS-232、RS-422和RS-485。 

?RS-232：標準串口，最常用的一種串行通訊接口。有三種類型(A,B和C)，它們分別采用不同的電壓來表示on和off。最被廣泛使用的是RS-232C，它將mark(on)比特的電壓定義為-3V到-12V之間，而將space(off)的電壓定義到+3V到+12V之間。傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS-232是為點對點（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計的，其驅(qū)動器負載為3～7kΩ。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。 

?RS-422：最大傳輸距離為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。 

?RS-485：從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s。

數(shù)據(jù)傳輸通信方式：

（1）單工通信：

單工通信（Simplex Communication）是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞健?/p>

在單工通信中，通信的信道是單向的，發(fā)送端與接收端也是固定的，即發(fā)送端只能發(fā)送信息，不能接收信息；接收端只能接收信息，不能發(fā)送信息。基于這種情況，數(shù)據(jù)信號從一端傳送到另外一端，信號流是單方向的。

（2）半雙工通信：

半雙工通信（Half-duplex Communication）可以實現(xiàn)雙向的通信，但不能在兩個方向上同時進行，必須輪流交替地進行。

在這種工作方式下，發(fā)送端可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻邮斩耍幌鄳?yīng)地，接收端也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)送端。但是在同一個時刻，信息只能在一個方向上傳輸。因此，也可以將半雙工通信理解為一種切換方向的單工通信。

（3）全雙工通信：

全雙工通信（Full duplex Communication）是指在通信的任意時刻，線路上存在A到B和B到A的雙向信號傳輸。 全雙工通信允許數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳輸，又稱為雙向同時通信，即通信的雙方可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在全雙工方式下，通信系統(tǒng)的每一端都設(shè)置了發(fā)送器和接收器，因此，能控制數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳送。全雙工方式無需進行方向的切換，因此，沒有切換操作所產(chǎn)生的時間延遲，這對那些不能有時間延誤的交互式應(yīng)用（例如遠程監(jiān)測和控制系統(tǒng)）十分有利。這種方式要求通訊雙方均有發(fā)送器和接收器，同時，需要2根數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)信號。（可能還需要控制線和狀態(tài)線，以及地線）。

同步方式：

同步通信：是一種比特同步通信技術(shù)，要求發(fā)收雙方具有同頻同相的同步時鐘信號，只需在傳送報文的最前面附加特定的同步字符，使發(fā)收雙方建立同步，此后便在同步時鐘的控制下逐位發(fā)送/接收。如：SPI總線,I2C總線。 

異步通信：指兩個互不同步的設(shè)備通過計時機制或其他技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸。也就是說，雙方不需要共同的時鐘。發(fā)送方可以隨時傳輸數(shù)據(jù)，而接收方必須在信息到達時準備好接收。如：串口（USART）。

好了，下載我們再來看看STM32開發(fā)板上是如何實現(xiàn)串口通信的，本文以實現(xiàn)printf重定向為例來進行分析!

代碼如下：  

/* 

    *函數(shù)名 ：fputc 

    *描述   ：重定向C庫函數(shù)printf到USART2 

    * 輸入  ：無 

  * 輸出  ：無 

  * 調(diào)用  ：由printf調(diào)用 

  */  

    int fputc(int ch,FILE *f)    

{      

    //while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC) != SET);     

    USART_SendData(USART2,(unsigned char)ch);        

    while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC) != SET);      

    return (ch);      

}    

這個代碼中調(diào)用了兩個ST庫函數(shù)。USART_SendData()和USART_GetFlagStatus()。

重定向時，我們把fput()的形參ch,作為串口將要發(fā)送的數(shù)據(jù)，也就是說，當(dāng)使用printf()時，先調(diào)用這個fputc()函數(shù)，然后使用ST庫的串口發(fā)送函數(shù)USART_Send Data(),把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器TDR，觸發(fā)我們的串口向PC發(fā)送一個相應(yīng)的數(shù)據(jù)。調(diào)用完USART_SendData()后，要使用 while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC) != SET)  語句不停地檢查串口發(fā)送是否完成的 標志位TC，一直檢測到標志為完成，才進入下一步操作，避免出錯。在這段while循環(huán)檢測的延時中，串口外設(shè)已經(jīng)由發(fā)送控制器以及根據(jù)我們的配置把數(shù)據(jù)從移位寄存器一位一位的通過串口線TX發(fā)送出去了。

主代碼：

/* 

* 函數(shù)名：main 

* 描述  ：主函數(shù) 

* 輸入  ：無 

* 輸出  ：無 

* 

*/  

#include "printf.h"  

#include  

int main()  

{   

    int i;  

    /* USART init 115200 8-N-1 */  

    USART_init();  

  printf("\r\n hahahhahahahahaha \r\n");  

  printf("\r\n 歡迎使用奮斗stm32開發(fā)板 \r\n");  

}  

printf.c   

/* 

* 函數(shù)名：main 

* 描述  ：主函數(shù) 

* 輸入  ：無 

* 輸出  ：無 

* 

*/  

#include "printf.h"  

#include  

int main()  

{   

    int i;  

    /* USART init 115200 8-N-1 */  

    USART_init();  

  printf("\r\n hahahhahahahahaha \r\n");  

  printf("\r\n 歡迎使用奮斗stm32開發(fā)板 \r\n");  

}     

#include "stm32f10x_gpio.h"  

#include "stm32f10x_rcc.h"  

#include "stm32f10x_usart.h"  

#include "printf.h"  

#include "misc.h"  

#include "stm32f10x.h"  

/* 

    *函數(shù)名 ：fputc 

    *描述   ：重定向C庫函數(shù)printf到USART2 

    * 輸入  ：無 

  * 輸出  ：無 

  * 調(diào)用  ：由printf調(diào)用 

  */  

    int fputc(int ch,FILE *f)    

{      

    while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC) != SET);     

    USART_SendData(USART2,(unsigned char)ch);        

    while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC) != SET);      

    return (ch);      

}    

/* 

* 函數(shù)名 ：USART_init 

* 描述   ：USART GPIO 配置，工作模式配置。115200 8—N-1 

* 輸入   ：無 

* 輸出   ：無 

* 調(diào)用   ：外部調(diào)用 

*/  

void USART_init(void)  

{  

   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  

     USART_InitTypeDef USART_InitStructure;  

   /*config USART2 clock */  

      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);     

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);    

       /*USART2 GPIO config*/   

     /* configure USART2 Tx (PA.02) as alternate function push-pull*/     

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_9;      

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF_PP; //復(fù)用推挽輸出      

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;      

    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);     

    /* configure USART2 Rx (PA.03) as alternate function push-pull*/  

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_10;      

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IN_FLOATING;  //復(fù)用開漏輸入      

    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);     

       /*USART2 mode Config*/       

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;    

    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_9b;    

    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;    

    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;    

    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;    

    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;    

    USART_Init(USART1,&USART_InitStructure);    

    USART_Cmd(USART1,ENABLE);   

    }  

printf.h

#include "stm32f10x_gpio.h"  

#include "stm32f10x_rcc.h"  

#include "stm32f10x_usart.h"  

#include "stm32f10x.h"  

#include  

extern void USART_init(void);  

extern int fputc(int ch, FILE *f);