STM32常用通信协议

### STM32常用通信协议及其应用场景 #### 1. USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter) USART 是一种通用异步收发器，支持同步和异步两种模式。它广泛应用于串行数据传输，尤其是在需要低速率、短距离的数据交换场合。 - **特点**: 数据一位一位地顺序传送，适合低成本、低功耗的应用场景[^2]。 - **典型应用**: - 连接调试工具（如 ST-LINK 或 JTAG 接口）用于开发阶段的调试。 - 实现与 PC 上位机之间的简单数据交互。 - 控制外部模块（如 GPS 模块、蓝牙模块等）通过 UART 协议进行通信。 ```c // 使用 HAL 库配置 USART1 初始化函数示例 void MX_USART1_UART_Init(void) { huart1.Instance = USART1; huart1.Init.BaudRate = 115200; // 波特率设置 huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; // 字符长度 huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; // 停止位 huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; // 校验位 huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; // 收发模式 huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; // 流量控制 if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) { // 初始化 Error_Handler(); } } ``` --- #### 2. SPI (Serial Peripheral Interface) SPI 是一种高速、全双工、同步的串行通信协议，主要用于微控制器与其外围设备之间快速数据传输。 - **特点**: 高速、全双工、同步通信，使用四条主要信号线完成数据传输[^3]。 - **典型应用**: - 外部存储器访问（如 Flash 存储器或 EEPROM）。 - 数字传感器连接（如加速度计、陀螺仪等）。 - 显示屏驱动（如 LCD 屏幕或 OLED 屏幕）。 ```c // 使用 HAL 库初始化 SPI 总线示例 void MX_SPI1_Init(void) { hspi1.Instance = SPI1; hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; // 主从模式 hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; // 双向通信 hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; // 数据宽度 hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; // 时钟极性 hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; // 时钟相位 hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; // 片选管理方式 if (HAL_SPI_Init(&hspi1) != HAL_OK) { // 初始化 Error_Handler(); } } ``` --- #### 3. I2C (Inter-Integrated Circuit) I2C 是一种多主控、半双工、同步的串行通信协议，常用于低速外设间的通信。 - **特点**: 使用两条线（SDA 和 SCL），支持多设备挂载在同一总线上[^4]。 - **典型应用**: - 温度传感器、湿度传感器等小型模拟器件的数据读取。 - RTC（实时时钟）模块的时间获取。 - 小型显示屏（如 SSD1306 OLED 屏幕）的控制。 ```c // 使用 HAL 库初始化 I2C 总线示例 void MX_I2C1_Init(void) { hi2c1.Instance = I2C1; hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000; // 时钟频率 hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2; // 负责周期分配 hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0x00; // 自身地址 hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT; // 地址模式 if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK) { // 初始化 Error_Handler(); } } ``` --- #### 4. CAN (Controller Area Network) CAN 是一种高效可靠的汽车级网络通信协议，具有高抗干扰能力和实时性强的特点。 - **特点**: 差分信号传输，具备错误检测和自动重传机制[^5]。 - **典型应用**: - 汽车电子系统的节点间通信。 - 工业自动化中的分布式控制系统。 - 多个 MCU 设备组成的复杂系统中消息传递。 ```c // 使用 HAL 库初始化 CAN 总线示例 void MX_CAN_Init(void) { hcan1.Instance = CAN1; hcan1.Init.Prescaler = 16; // 波特率预分频器 hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL; // 正常模式 hcan1.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ; // 同步跳转宽度 hcan1.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_13TQ; // 时间段1 hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_2TQ; // 时间段2 if (HAL_CAN_Init(&hcan1) != HAL_OK) { // 初始化 Error_Handler(); } } ``` --- #### 5. USB (Universal Serial Bus) USB 是一种标准化的计算机接口，能够实现即插即用的功能，在嵌入式领域也有广泛应用。 - **特点**: 高速、热插拔能力强，兼容多种外设[^6]。 - **典型应用**: - 开发板固件升级。 - 数据采集设备与 PC 的高速数据传输。 - 移动存储设备接入。 --- #### 6. Ethernet (以太网) Ethernet 提供了基于 TCP/IP 的有线网络通信能力，适用于工业互联网和远程监控等领域。 - **特点**: 高带宽、稳定可靠，支持复杂的网络拓扑结构[^7]。 - **典型应用**: - 网络摄像头视频流传输。 - 工厂生产线的状态监测与控制。 ---