STM32串口通信实战｜从基础到实战（发送 + 接收控制 LED）---STM32 HAL库专栏

🎬 渡水无言 ：个人主页渡水无言

❄专栏传送门 ：《linux专栏》《嵌入式linux驱动开发》《linux系统移植专栏》

❄专栏传送门 ：《freertos专栏》《STM32 HAL库专栏》

⭐️流水不争先，争的是滔滔不绝

📚博主简介：第二十届中国研究生电子设计竞赛全国二等奖 |国家奖学金 | 省级三好学生

| 省级优秀毕业生获得者 | csdn新星杯TOP18 | 半导纵横专栏博主 | 211在读研究生

在这里主要分享自己学习的linux嵌入式领域知识；有分享错误或者不足的地方欢迎大佬指导，也欢迎各位大佬互相三连

前言

一、串口通信核心基础知识

[1.1 物理层连接规则](#1.1 物理层连接规则)

[1.2 数据帧格式](#1.2 数据帧格式)

[1.3 波特率](#1.3 波特率)

二、实战：单片机向电脑发送数据

[2.1 准备工具](#2.1 准备工具)

[2.2 STM32CubeMX 配置步骤](#2.2 STM32CubeMX 配置步骤)

2.3、硬件连接

2.4、串口调试助手设置

[2.5、Keil 代码编写](#2.5、Keil 代码编写)

2.5.1、总代码如下

[2.5.2、STM32 接收串口数据的核心函数](#2.5.2、STM32 接收串口数据的核心函数)

2.5.3、STM32串口发送数据核心函数

三、测试验证

总结

前言

通过前两期的HAL库专栏博客我们讲解了STM32 的 GPIO工作模式的8种工作模式，并完成了从 CubeMX 配置到代码编写的完整 LED 闪烁实验，掌握了 HAL 库中 GPIO 控制与延时函数的使用方法、以及使用hal库完成常用的按键输入实验。本期博客我们开始学习stm32中常用的一些通信协议，这次博客我们首先来学习一下串口通信。

一、串口通信核心基础知识

1.1 物理层连接规则

串口（UART/USART）通信是单片机与外设、电脑通信最常用的方式，核心是通过两根线（Tx/Rx）实现异步数据传输：

Tx（Transmit）：发送引脚，负责向外输出数据；

Rx（Receive）：接收引脚，负责接收外部数据；

设备 A 的 Tx ↔ 设备 B 的 Rx，设备 A 的 Rx ↔ 设备 B 的 Tx（必须交叉，否则数据收不到）。

具体如下图所示：

1.2 数据帧格式

串口传输的数据不是裸数据，而是按固定格式打包的 "帧"，如下图所示：

常用的四种数据帧格式（打绿勾的更常用）：

起始位：1 位低电平，标记数据开始；

数据位：8/9 位（8 位最常用），实际要传输的有效数据；

校验位（可选）：奇校验 / 偶校验 / 无校验，用于验证数据传输是否出错；

奇校验：整个帧中 "1" 的个数必须是奇数（不足则校验位补 1）；

偶校验：整个帧中 "1" 的个数必须是偶数；

示例：传输10101010（4 个 1），奇校验会自动补 1，使总 1 的个数为 5（奇数）；若传输中数据变为10111010（5 个 1），校验位仍为 1，总个数 6（偶数），校验失败，判定数据出错。

1.3 波特率

波特率越高，数据的传输速度越快

波特率 = 每秒传输的二进制位数如下图所示：

二、实战：单片机向电脑发送数据

目标：通过 STM32 的 USART1 向电脑串口调试助手发送 16 进制和 ASCII 字符数据，验证串口通信基本功能。

2.1 准备工具

硬件：STM32 开发板、USB 转 TTL 模块（CH340/PL2303）、杜邦线；

软件：STM32CubeMX、Keil5、串口调试助手（SSCOM / 安信可串口助手）。

2.2 STM32CubeMX 配置步骤

选择芯片------选择调试串口------选择左侧的"Connectivity"（连接性），

可以看到单片机有三个串口USART1、USART2、USART3：

Mode表示工作模式，我们需要为串口选择工作模式：

选择Asynchronous（异步模式，其他模式不用管）。

选择异步模式之后

cubeMX自动为我们分配好了USART的引脚。

配置后 CubeMX 自动分配引脚：USART1_TX→PA9，USART1_RX→PA10；

此时还可以看到，在界面的中底部，出现了一些参数：

串口参数（默认即可，无需修改）：

波特率：115200 Bits/s；

数据位：8 Bits；

校验位：None；

停止位：1 Bit；

收发模式：TX and RX（双向）。

可以发现，CubeMX已经为我们自动配好了引脚参数

这里我们按照默认设置，不做调整。点击Project Manager，输入名字、位置、工具链：

2.3、硬件连接

硬件连接如下图所示：

2.4、串口调试助手设置

串口收发双方的数据帧格式应该一致，并打开串口：

2.5、Keil 代码编写

2.5.1、总代码如下

在main.c中添加接收和 LED 控制逻辑：

复制代码

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t recv_data; // 接收数据缓冲区
/* USER CODE END PV */

/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
  /* 接收1字节数据，超时时间100ms */
  if(HAL_UART_Receive(&huart1, &recv_data, 1, 100) == HAL_OK)
  {
    /* 根据接收的数据控制LED */
    if(recv_data == '1') // 收到字符'1'，点亮LED（PC13低电平点亮）
    {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);
      // 回传确认信息
      uint8_t ack_on[] = "LED ON\r\n";
      HAL_UART_Transmit(&huart1, ack_on, sizeof(ack_on)-1, 100);
    }
    else if(recv_data == '0') // 收到字符'0'，熄灭LED
    {
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);
      // 回传确认信息
      uint8_t ack_off[] = "LED OFF\r\n";
      HAL_UART_Transmit(&huart1, ack_off, sizeof(ack_off)-1, 100);
    }
    else // 收到无效指令
    {
      uint8_t ack_err[] = "Invalid Command\r\n";
      HAL_UART_Transmit(&huart1, ack_err, sizeof(ack_err)-1, 100);
    }
  }
  
  HAL_Delay(100); // 短延时，降低CPU占用
  /* USER CODE END WHILE */
}

2.5.2、STM32 接收串口数据的核心函数

复制代码

/*
 * @brief  串口接收数据（阻塞式）
 * @param  huart: 串口句柄
 * @param  pData: 接收数据缓冲区
 * @param  Size: 接收数据长度
 * @param  Timeout: 超时时间
 * @retval HAL状态
 */
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

阻塞式接收：若超时时间内未收到数据，函数返回超时状态，程序继续执行。

2.5.3、STM32串口发送数据核心函数

复制代码

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(
    UART_HandleTypeDef *huart,   // 串口句柄指针，如 &huart1
    uint8_t *pData,              // 要发送的数据缓冲区指针
    uint16_t Size,               // 要发送的字节数
    uint32_t Timeout             // 超时时间（ms），HAL_MAX_DELAY 表示无限等待
);

通过串口向外发送数据。

三、测试验证

重新编译代码，下载到开发板；
串口调试助手配置不变，打开串口；
发送指令：
- 发送1 → LED 点亮，串口助手收到LED ON；
- 发送0 → LED 熄灭，串口助手收到LED OFF；
- 发送其他字符 → 收到Invalid Command。

总结

本次博客完成了从串口基础原理到实际实战。