STM32的数据传输外设:USART、I2C、SPI三种常见接口的学习

一、USART串行接口

串行接口分为异步串行接口和同步串行接口两种，其中异步串行接口统称为通用异步收发器接口UART，具有同步功能的UART（包含时钟信号SCLK）称为通用同步/异步收发器接口USART。

USART的电气特性标准包括RS-232C、RS422、RS423和RS485等，其中RS-232C是最常见的串行通信接口（台式机的显示器与主机的连接线好像就是RS232吧）

RS232有9个引脚，当然最常用的只有三个：RXD(接收数据)、TXD(发送数据)、GND(用来共地)；而RS232的主要指标有两个：数据速率和数据格式。数据速率就是我们设置的波特率，而数据格式便是我们设置的起始位、数据位、校验位、停止位；

因为UART是挂载在APB1上的，所以我们使用其传输数据的时候，要先开启相应的时钟。但是不要忘了，UART是需要用到GPIO接口的，所以我们还需要开启GPIO的时钟，并且先初始化GPIO接口，再初始化USART。

至于USART使用哪些GPIO引脚，我就不赘述了，网上随便一查就能知道。

当我们程序需要对USART进行操作的时候，我们若通过寄存器进行操作的话，那么通过查询USART寄存器的表便可以慢慢书写下来，而通过库函数的话，通过正点原子的例程也可以很清楚的学习到。

我们只需要知道在我们的主函数里先使用初始化函数，将USART初始化完成，然后接收数据的话通过串口中断来完成，根据项目设置的接收结束标志，把接收结束标志位置1，在主函数中通过查询该标志位的真假来完成接收。

而发送的话，我们既可以用重定向printf来发送数据（但是我不建议实时系统或者系统资源比较小的时候使用，因为该方法会使程序耗费的资源大大增加）；也可以通过自己写发送函数，通过传入字符串指针，通过对指针的查询，来逐字节输出到USART->DR，再查询USART->SR来判断是否发送成功，从而发送下一字节。

二、I2C内部集成总线接口

内部集成电路总线接口I2C是通信控制领域广泛采用的一种标准，连接在总线上的每一个设备都有唯一的7/10位地址。

I2C采用一根双向串行数据线SDA和一根双向串行时钟线SCL实现主/从设备间的多主串行通信。

而I2C所要学习的也正是其各个时期的时序以及数据线的高低电平变动：

I2C总线在传输数据的过程中一共有三种信号：开始信号、结束信号、应答信号。

开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传输数据。

结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传输数据。

应答信号：接收数据的IC在接收到8bit的数据后，向发送数据的IC发出一个特定的低电平脉冲，表示已经接收到数据。例如CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号则再根据实际情况决定是否发送下一个信号；若没有接收到应答信号，则可以判断受控单元出现了故障。

这三种信号里，起始信号是必须需要的，而结束信号和应答信号都可以视情况不要。

而使用I2C的时候肯定是要先初始化，初始化的时候我们先初始化GPIO的时钟，然后根据时序图来写出起始信号，结束信号与应答信号，而向从IC写数据与读数据，这些函数在正点原子里都有写，我就不占篇幅赘述啦。

三、SPI串行设备接口

SPI在工业控制领域的应用也可以说是非常多的，SPI可以实现主设备或从设备协议，并且它是一种典型的全双工数据传输方式，其传输的正确性通过串行时钟SCK来保证。当配置为主设备时，SPI可以连接多达16个独立的从设备，发送数据和接收数据寄存器的宽度可以设置为8位或者16位。

SPI使用四根线来实现串行通信：两根数据线、一根时钟线、一根控制线

主出从入MOSI：主设备输出数据，从设备输入数据

主入从出MISO：主设备输入数据，从设备输出数据

串行时钟SCK：主设备输出，从设备输入，用于同步数据位

从设备选择NSS：主设备输出，从设备输入，用来选择哪一个从设备与主机通信。

并且SPI的接口时序也由两个很重要的参数决定：时钟极性与时钟相位

时钟极性为0时初始电平是低电平，为1时初始电平是高电平；时钟相位为0时第一个边沿采集数据，为1时第二个边沿采集数据。