引言
在嵌入式系统中，通信是设备之间数据传输的基础。STM32微控制器支持多种通信协议，如USART、I2C、SPI等。理解通信的基本概念对于后续学习外设编程至关重要。本笔记基于《零死角玩转STM32》的"通信的基本概念"章节，详细讲解通信的核心原理，帮助新手小白建立扎实的基础。
1. 串行与并行通信
通信方式分为串行和并行两类，它们决定了数据位的传输形式。
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串行通信：数据位按顺序依次传输，只需一条数据线。优点是成本低、抗干扰强、适合远距离通信，但传输速率较慢。常见应用如UART、USB、以太网。
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并行通信：多个数据位同时通过多条数据线传输。优点是速率高，但成本高、抗干扰弱、距离短。例如，STM32的GPIO口可配置为并行模式，用于LCD屏控制。
特性对比见下表：
| 特性 | 串行通讯 | 并行通讯 |
|---|---|---|
| 通讯距离 | 较远 | 较近 |
| 抗干扰能力 | 较强 | 较弱 |
| 传输速率 | 较慢 | 较高 |
| 成本 | 较低 | 较高 |
原理：串行通信逐位传输，节省引脚资源；并行通信一次传输多比特，但需要同步时钟，易受干扰。在STM32中，大多数外设（如串口）采用串行方式，以平衡效率和成本。
2. 全双工、半双工和单工
数据流向决定了通信的灵活性：
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全双工：双方可同时收发数据（如电话通话）。例如，STM32的USART支持全双工，TX和RX引脚独立工作。
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半双工：双方可收发数据，但不能同时进行（如对讲机）。例如，I2C总线在半双工模式下，SDA线分时用于发送和接收。
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单工：数据只能单向传输（如广播）。例如，STM32的ADC读取传感器数据时，数据仅从传感器流向MCU。
应用场景：全双工适合实时交互（如调试串口），半双工适合多设备共享总线（如传感器网络），单工适合简单数据采集。
3. 同步与异步
时钟同步方式影响通信的可靠性和效率：
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同步通信：收发方使用共享时钟信号，数据位在时钟边沿采样。效率高，但时钟偏差会导致错误。常见于SPI、I2C。
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异步通信：无共享时钟，双方依赖预定义的波特率。数据包包含起始位、停止位等标识符，容错性强，但效率较低。常见于UART。
对比：同步通信数据中有效比例高，但对时钟精度要求严格；异步通信通过帧结构保证可靠性，时钟允许误差大。在STM32中，配置通信协议时需根据场景选择同步或异步模式。
4. 通信的速率
速率是衡量通信性能的关键：
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比特率：每秒传输的二进制位数（bit/s）。例如，115200 bit/s表示每秒传输115200比特。
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波特率：每秒传输的码元个数。一个码元可携带多个比特（通过调制），但在二进制系统中，波特率等于比特率。
码元概念：
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单二进制位码元：0V代表"0"，3.3V代表"1"，每个码元携带1比特。
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多二进制位码元：如4电平调制（0V/2V/4V/6V），每个码元可表示2比特（00/01/10/11），波特率相同时比特率翻倍。
在STM32中，设置USART波特率时，实际是配置比特率。需确保收发方波特率一致，否则数据错乱。
总结
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串行/并行是数据传输形式，影响引脚数和速率。
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全双工/半双工/单工决定数据流向灵活性。
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同步/异步关乎时钟同步方式，影响效率和可靠性。
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比特率和波特率是速率核心参数，需匹配硬件配置。
掌握这些概念后，后续学习STM32的具体通信外设（如USART、SPI）将更轻松。建议结合实验（如串口通信）加深理解。
本文档参考《零死角玩转STM32》，及配套章节PPT