USART串口协议
1. 通信接口
通信的目的：将一个设备的数据传送到另一个设备，扩展硬件系统
通信协议：制定通信的规则，通信双方按照协议规则进行数据收发
前三个还应该加一个GND引脚，不然没法通信。
使用差分信号可以极大地提升抗干扰特性，一般差分信号的传输速度和距离都会非常高。
USB有需要单端信号的地方，需要共地。
2. 串口通信
串口是一种应用十分广泛的通讯接口，串口成本低、容易使用、通信线路简单，可实现两个设备的互相通信。
单片机的串口可以使单片机与单片机、单片机与电脑、单片机与各式各样的模块互相通信，极大地扩展了单片机的应用范围，增强了单片机系统的硬件实力。
3. 硬件电路
- 简单双向串口通信有两根通信线（发送端TX和接收端RX）
- TX与RX要交叉连接
- 当只需单向的数据传输时，可以只接一根通信线
- 当电平标准不一致时，需要加电平转换芯片
GND也是通信线。
4. 电平标准
电平标准是数据1和数据0的表达方式，是传输线缆中人为规定的电压与数据的对应关系，串口常用的电平标准有如下三种：
- TTL电平：+3.3V或+5V表示1，0V表示0
- RS232电平：-3~-15V表示1，+3~+15V表示0
- RS485电平：两线压差+2~+6V表示1，-2~-6V表示0（差分信号）
STM32基本是基于TTL电平讨论，因为是3.3V的器件。
5. 串口参数及时序
串口中，每一个字节都装载在一个数据帧里面。数据帧由起始位、数据位、（奇偶校验位）、停止位组成，
- 波特率：串口通信的速率
- 起始位：标志一个数据帧的开始，固定为低电平
- 数据位：数据帧的有效载荷，1为高电平，0为低电平，低位先行
- 校验位：用于数据验证，根据数据位计算得来
- 停止位：用于数据帧间隔，固定为高电平
空闲状态必须置高电平。也就是说，没有数据传输的时候，引脚必须要置高电平作为空闲状态，
串口时序
6. USART简介
USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）通用同步/异步收发器
USART是STM32内部集成的硬件外设，可根据数据寄存器的一个字节数据自动生成数据帧时序，从TX引脚发送出去，也可自动接收RX引脚的数据帧时序，拼接为一个字节数据，存放在数据寄存器里
- 自带波特率发生器，最高达4.5Mbits/s
- 可配置数据位长度（8/9）、停止位长度（0.5/1/1.5/2）
- 可选校验位（无校验/奇校验/偶校验）
- 支持同步模式、硬件流控制、DMA、智能卡、IrDA、LIN
STM32F103C8T6 USART资源： USART1、 USART2、 USART3
7. USART基本结构
最左边是波特率发生器，时钟来源是PCLK2或1，经过波特率发生器分频后，产生的时钟通向发送控制器和接收控制器，其用于控制发送移位和接收移位，之后，由发送数据寄存器和发送移位寄存器这两个寄存器的配合，将 数据一位一位地移出去，通过GPIO的复用输出，输出到TX引脚，产生串口协议规定的波形。移位寄存器是低位先行的。
当数据由数据寄存器转到移位寄存器时，置一个TXE的标志位，判断这个标志位就可以是不是可以写下一个数据。
RX引脚的波形，通过GPIO输入，在接收控制器的控制下，一位一位地移入接收移位寄存器。这里是右移的，低位先行，从左边开始移进来。移完一帧数据后，数据就会统一转运到接收数据寄存器，在转移的同时，置一个RXNE标志位，检查该标志位即可得知是否收到数据。这个标志位还可以申请中断，这样就可以在收到数据时，直接进入中断函数，快速读取、保存数据。
这里实际上只有一个DR寄存器可以供读写。写入DR时，数据走上面的路进行发送，读取DR时，数据走下面的路进行接收。
开关控制：配置完成后，用Cmd开启一下外设。
8. 数据帧
9位字长：
第一条时序，是TX发送或者RX接收的数据帧格式，空闲高电平，起始位0，根据写入的数据，置1或者0，依次发送位0到位8，加起来就是9位，最后停止位1，数据帧结束。（8位有效载荷正好对应一个字节）
每个数据位的中间都有一个时钟上升沿。时钟的频率和数据速率一致。接收端可以在时钟上升沿进行采样，可以精准定位每一位数据。时钟的最后一位，可以通过LBCL位控制要不要输出。时钟的极性、相位都可以通过配置寄存器配 置。
空闲帧从头到尾都是1，断开帧从头到尾都是0，是局域网协议用的。
8位字长：
数据位从位0一直到位7，总共是8位，比上面少了一个位8。最后一位位7，也是一个可能的奇偶校验位，但最好选择无校验（因为字长的原因）。
STM32的串口可以配置停止位为0.5、1、1.5、2。这四种参数的区别就是停止位的时长不一样。
当输入电路侦测到一个数据帧的起始位后，就会以波特率的频率连续采样一帧数据，同时，从起始位开始，采样位置就要对齐到位的正中间，只要第一位对齐了，后面肯定都是对齐的。
输入的部分电路对采样时钟进行了细分，会以波特率的16倍频率进行采样。在一位的时间里，可以进行16次采样，最开始，空闲状态高电平，采样就一直是1，某个位置突然采到0，就说明在两次采样之间出现了下降沿。如果没有任何噪声，之后即为起始位。
状态寄存器里会置一个NE(Noise Error)，噪声标志位。
采样位置对齐：如果通过了起始位侦测，那接收状态就由空闲变为接收起始位，同时，第8/9/10次采样的位置，就正好是起始位的正中间，之后接收数据位时，就都在第8/9/10次进行采样，就能保证采样位置在正中间。
数据采样：
从1到16位，是一个数据位的时间长度，在一个数据位有16个采样时钟。由于起始位已经对齐了采样时钟，这 里就直接在第8.9.10次采样数据位。
为了保证数据的可靠性，连续采样3次。没有噪声的理想情况下，肯定全为1或者全为0。全为1就认为收到了1，全为0就认为收到了0。如果有噪声导致不能全为1或者0，按照2:1的规则来。在这种情况下，NE会置1。