家好，我是老耿，高職青椒一枚，一直從事單片機(jī)、嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)等課程的教學(xué)。對于高職的學(xué)生層次，同行應(yīng)該都懂的，老師在課堂上教學(xué)幾乎是沒什么成就感的。正是如此，才有了借助頭條平臺(tái)尋求認(rèn)同感和成就感的想法。在這里，我準(zhǔn)備陸續(xù)把自己花了很多心思設(shè)計(jì)的教學(xué)課件分享出來，如果您正是一名單片機(jī)愛好者或是一名同行，歡迎點(diǎn)贊+關(guān)注，各位的支持是本人持續(xù)輸出的動(dòng)力，多謝多謝！#30天學(xué)會(huì)STM32##單片機(jī)#

通信，按照傳統(tǒng)的理解就是信息的傳輸與交換。對于像STM32這樣的單片機(jī)來說，通信則與傳感器、存儲(chǔ)芯片、外圍控制芯片等技術(shù)緊密結(jié)合，成為整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”。沒有通信，單片機(jī)所實(shí)現(xiàn)的功能僅僅局限于單片機(jī)本身，就無法通過其它設(shè)備獲得有用信息，也無法將自己產(chǎn)生的信息告訴其它設(shè)備。如果單片機(jī)通信沒處理好的話，它和外圍器件的合作程度就會(huì)受到限制，最終整個(gè)系統(tǒng)也無法完成強(qiáng)大的功能，由此可見單片機(jī)通信技術(shù)的重要性。UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，即通用異步收發(fā)器）串行通信是單片機(jī)最常用的一種通信技術(shù)，通常用于單片機(jī)和電腦之間、單片機(jī)和單片機(jī)之間、單片機(jī)與外圍器件的通信。

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1. 知道通信基本概念的含義；
2. 理解通信機(jī)制中物理層和協(xié)議層分離的理念；
3. 學(xué)會(huì)配置STM32的串口功能；
4. 了解printf()函數(shù)“打印”至串口的實(shí)現(xiàn)過程；
5. 掌握使用串口調(diào)試軟件對單片機(jī)的調(diào)試方法。

STM32串口通信涉及的知識(shí)較多，為了不讓篇幅太長，本章打算分五個(gè)部分來講解，本文是第二部分。

二、串口通信的電氣特性與邏輯協(xié)議

串口通信（Serial Communication）是一種設(shè)備間非常常用的通信方式，因?yàn)樗唵伪憬?，因此大部分電子設(shè)備都支持該通信方式，電子工程師在調(diào)試設(shè)備時(shí)也經(jīng)常使用該通信方式輸出調(diào)試信息。

2.1 通信協(xié)議的分層理念

對于通信協(xié)議，通常以分層的方式來理解，最基本的是把它分為物理層和協(xié)議層。物理層規(guī)定通訊系統(tǒng)中具有機(jī)械、電子功能部分的特性，確保原始數(shù)據(jù)在物理媒體的傳輸。協(xié)議層主要規(guī)定通訊邏輯，統(tǒng)一收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)打包、解包標(biāo)準(zhǔn)。打個(gè)比方，物理層規(guī)定我們用嘴巴還是用肢體來交流，協(xié)議層則規(guī)定我們用中文還是英文來交流。

2.2 物理層之RS-232標(biāo)準(zhǔn)

提到串口，就不得不先聊聊RS-232這個(gè)古老而經(jīng)典的有線通信協(xié)議。因?yàn)闊o論學(xué)習(xí)哪一種通信協(xié)議，都需要了解其信號(hào)的用途、通訊接口以及信號(hào)的電平標(biāo)準(zhǔn)，而RS-232通信協(xié)議就是初學(xué)者入門的最佳選擇。首先，我們先來瞅瞅它的接口和線纜，如圖5所示。

其次，我們還得知道，在我們的STM32開發(fā)板上，3.3V代表高電平而0V代表低電平的，但這并不意味著其他場合都遵照這套邏輯。對于RS-232標(biāo)準(zhǔn)來說，它是個(gè)反邏輯，也叫做負(fù)邏輯。為何叫負(fù)邏輯？如圖6所示，在它的傳輸線纜中，-3V~-15V電壓代表是邏輯1，+3~+15V電壓代表是邏輯0。即低電平代表的是1，而高電平代表的是0，所以稱之為負(fù)邏輯。至于為什么采用這樣“別扭”的負(fù)邏輯，這與早期線纜抗干擾性能不足有關(guān)，電壓高一些、跨度范圍大一些可以適當(dāng)彌補(bǔ)這個(gè)不足。

因此，傳統(tǒng)的RS-232線纜上傳輸信號(hào)的電平是不能直接被控制器直接識(shí)別，這些信號(hào)會(huì)經(jīng)過一個(gè)“電平轉(zhuǎn)換芯片”轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠承受和識(shí)別的“TTL標(biāo)準(zhǔn)”的電平信號(hào)，才能實(shí)現(xiàn)通信，如圖7所示?？吹竭@里，大家似乎慢慢有點(diǎn)明白了，其實(shí)RS-232串口和單片機(jī)串口，它們的協(xié)議類型是一樣的，只是電平標(biāo)準(zhǔn)不同而已。

我們再來看一下圖8中的DB9接頭，雖然它有9個(gè)針腳（孔），但在目前工業(yè)控制使用的串口通訊中，一般只使用RXD（接收）、TXD（發(fā)送）以及GND（接地）三條線，其他信號(hào)都被裁剪掉了。因此，就算不使用這種形狀的接頭，單獨(dú)接三根導(dǎo)線也能完成通信（只不過抗干擾性能差點(diǎn)），如圖9所示，一方的發(fā)送連另一方的接收（反之亦然）。通過以上講解，不知大家是否理解了通信物理層和協(xié)議層分離的理念。

2.3 協(xié)議層之UART數(shù)據(jù)格式

通用異步收發(fā)器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常稱作UART，是一種串行、異步、全雙工的通信協(xié)議，在嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用的非常廣泛。如圖10所示，它規(guī)定了數(shù)據(jù)幀的內(nèi)容，它由起始位、主體數(shù)據(jù)、校驗(yàn)位以及停止位組成，通訊雙方的數(shù)據(jù)幀格式要約定一致才能正常收發(fā)數(shù)據(jù)。

• 波特率：兩個(gè)通信設(shè)備之間需要約定好波特率，即每個(gè)碼元的長度，以便對信號(hào)進(jìn)行解碼，圖10中用虛線分開的每一格就是代表一個(gè)碼元。常見的波特率有4800、9600、115200等。
• 通信的起始位和停止位：串口通信的一個(gè)數(shù)據(jù)包從起始信號(hào)開始，直到停止信號(hào)結(jié)束。數(shù)據(jù)包的起始信號(hào)由一個(gè)邏輯0的數(shù)據(jù)位表示，而數(shù)據(jù)包的停止信號(hào)可由0.5、1、1.5 或2個(gè)邏輯1的數(shù)據(jù)位表示，只要雙方約定一致即可。最常用的是1個(gè)停止位。
• 有效數(shù)據(jù)：在數(shù)據(jù)包的起始位之后緊接著的就是要傳輸?shù)闹黧w數(shù)據(jù)，也稱為有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)的長度常被約定為5、6、7或8位長。最常用的8位有效數(shù)據(jù)，因?yàn)檎檬且粋€(gè)字節(jié)。
• 數(shù)據(jù)校驗(yàn)位：由于數(shù)據(jù)通信容易受到外部干擾導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，可以在傳輸過程加上校驗(yàn)位來解決這個(gè)問題。校驗(yàn)方法有奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、0校驗(yàn)、1校驗(yàn)以及無校驗(yàn)。最常用的是無校驗(yàn)。

對于以上最常用的數(shù)據(jù)格式，我們通常簡寫成“8-N-1”，即8位有效數(shù)據(jù)、無校驗(yàn)、1個(gè)停止位。

2.4 USB轉(zhuǎn)串口通信

隨著技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)上還有RS-232串口通信的大量使用，但是商業(yè)技術(shù)的應(yīng)用上，已經(jīng)慢慢的使用USB轉(zhuǎn)UART技術(shù)取代了RS-232串口，絕大多數(shù)臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦已經(jīng)沒有串口這個(gè)東西了，更很少見DB9接頭和線纜。那我們要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和電腦之間的通信該怎么辦呢？我們只需要在電路上添加一個(gè)USB轉(zhuǎn)串口芯片，就可以成功實(shí)現(xiàn)USB通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)UART 串行通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換，在我們的開發(fā)板上，使用的是CH340G這個(gè)芯片，開發(fā)板上的實(shí)物如圖11所示，電路原理如圖12所示。

CH340G這個(gè)電路結(jié)構(gòu)和原理我們不做分析，只需要知道6腳和7腳的D+和D-分別接micro-USB口的2個(gè)數(shù)據(jù)引腳上去，2腳和3腳接到了STM32芯片的USART1_RX和USART1_TX上，配合必要的外圍電路，就能通過USB線纜實(shí)現(xiàn)電腦與開發(fā)板的串口通信。

（第二部分完，共五部分）

習(xí)筆記1 通過CONSOLE口搭建配置環(huán)境、通過以太網(wǎng)交換機(jī)TELNET到以太網(wǎng)交換機(jī)

1、通過CONSOLE口搭建配置環(huán)境

串口通過通過配置電纜與以太網(wǎng)交換機(jī)的CONSOLE口連接。在電腦上運(yùn)行終端仿真程序（如SecureFXPortable等），設(shè)置終端通信參數(shù)為：波特率為9600BIT/S、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無檢驗(yàn)和無流控。如圖：

2、通過以太網(wǎng)交換機(jī)TELNET到以太網(wǎng)交換機(jī)

配置詳細(xì)：

（1）TELNET SERVER

更改設(shè)備名稱為：TELNET SERVER

設(shè)置端口類型為ACCESS，并將該端口加入VLAN 2

設(shè)置VLAN 2的IP地址為192.168.1.1

配置遠(yuǎn)程登錄密碼

（2）TELNET CLIENT

設(shè)置端口類型，并加入VLAN 2

配置VLAN 2的IP地址，與TELNET SERVER 在同一個(gè)網(wǎng)段。

（3）驗(yàn)證

在TELNET CLINET上登錄TELNET SERVER設(shè)備。

注：1、如果是筆記本電腦沒有串口，是通過USB口轉(zhuǎn)接接入CONSOLE口的，需要進(jìn)行串口模擬。

2、使用到的命令匯集：

（1）SYSTEM-VIEW 進(jìn)入系統(tǒng)視圖；

（2）SYSNAME 為設(shè)備設(shè)置名稱；

（3）INTERFACE 進(jìn)入指定端口配置視圖；

（4）PORT LINK-TYPE 設(shè)置端口類型；

（5）VLAN 進(jìn)入指定VLAN視圖；

（6）INTERFACE VLANIF 進(jìn)入指定VLAN接口視圖；

（7）PORT gigabitethernet 0/0/1 將指定端口加入當(dāng)前VLAN

（8）USER-INTERFACE 進(jìn)入指定用戶；

（9）SET AUTHENTICATION 為當(dāng)前用戶設(shè)置密碼；

（10）IP ADDRESS 設(shè)置IP地址。

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研維三防-三防工業(yè)級(jí)筆記本電腦支持定制航插接口嗎？

在緊張而富有挑戰(zhàn)的戶外工作中，一款耐用且實(shí)用的工具是必不可少的。加固三防筆記本電腦正是為了滿足這樣的需求而設(shè)計(jì)。在各種惡劣的環(huán)境中，加固三防筆記本電腦都能穩(wěn)定運(yùn)行，不畏風(fēng)雨、塵土和高溫的考驗(yàn)。它的便攜設(shè)計(jì)，輕巧且強(qiáng)大，可以隨時(shí)隨地提供用戶需要的工作支持。無論是地質(zhì)勘探還是建筑規(guī)劃，加固三防筆記本電腦都是很好的得力助手。無懼環(huán)境挑戰(zhàn)，讓工作更輕松，更高效。選擇加固三防筆記本電腦，就是選擇放心。

那么，加固三防筆記本電腦支持定制航插接口嗎？現(xiàn)在市面上的加固三防筆記本電腦是沒有航插接口的。一般加固三防筆記本電腦默認(rèn)都是標(biāo)配的USB、網(wǎng)口、串口、HDMI等接口，但可以通過定制來實(shí)現(xiàn)加固三防筆記本電腦帶有航插接口。

加固三防筆記本電腦常規(guī)尺寸有14英寸或者15.6英寸可選。三防筆記本電腦也稱加固筆記本電腦，這種類型的筆記本電腦用于工業(yè)、戶外等惡劣環(huán)境下，它具有防塵防水防摔，耐低溫，抗跌落等特點(diǎn)，是專門為惡劣環(huán)境下工作的而研發(fā)的便攜式加固計(jì)算機(jī)。像14寸加固筆記本電腦E474 ，內(nèi)存硬盤處理器都可按需升級(jí)，支持雙硬盤。支持麒麟、win7、win10等系統(tǒng)。標(biāo)機(jī)具備網(wǎng)口、串口、USB、HDMI、VGA、DC等接口，還支持定制航插接口定制、低溫工作環(huán)境定制（-40度）、光驅(qū)、高亮觸摸屏、PCI/PCIE拓展塢、4G 獨(dú)顯、機(jī)身工業(yè)綠色等。

帶航插接口的加固三防筆記本電腦具有哪些優(yōu)勢呢？

1. 增強(qiáng)耐用性：加固三防筆記本電腦通常采用堅(jiān)固的外殼和耐用的材料，能夠更好地抵御外界沖擊、振動(dòng)和摔落，從而提高設(shè)備的耐用性，減少故障和損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

2. 防塵防水：三防筆記本電腦通常采用密封設(shè)計(jì)，具備防塵和防水功能。這使得設(shè)備能夠在惡劣的環(huán)境條件下工作，如戶外雷雨、沙塵暴等，提供更可靠的性能和保護(hù)用戶數(shù)據(jù)的安全。

3. 適應(yīng)惡劣環(huán)境：帶航插接口的加固三防筆記本電腦常常適用于一些特殊環(huán)境，如野外作業(yè)、工業(yè)工作場所等。它們的設(shè)計(jì)考慮了工作環(huán)境中可能存在的高溫、低溫、濕度等因素，能夠在更廣泛的工作條件下可靠運(yùn)行。

4. 航插接口功能：航插接口，也稱為航空插座，是一種具備高可靠性和抗干擾能力的接口標(biāo)準(zhǔn)。它常用于特殊領(lǐng)域，在連接設(shè)備時(shí)能夠提供更好的接觸性能、穩(wěn)定性和耐久性，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。