一、串口协议
串口是显控设备与信号处理板之间通信的主要接口，也是显控设备与其他设备、设备与设备之间的协议数据帧通信传输的重要接口。串口通信指串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比特字节（byte）的串行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。串口通信协议是指规定了数据包的内容，内容包含了起始位、主体数据、校验位及停止位，双方需要约定一致的数据包格式才能正常收发数据的有关规范。串口通信协议是基于串口使得通信双方能够相互沟通信息的一种约定，其定义了双方遵循的协议数据帧格式和其传输方式。
在串口通信中，常用的协议包括RS-232、RS-422和RS-485。
二、RS-232标准
1、信号线少
RS-232总线规定了25条线，包含了两个信号通道，即第一通道（称为主通道）和第二通道（称为副通道）。利用RS- 232总线可以实现全双工通信，通常使用的是主通道，而副通道使用较少。在一般应用中，使用3条～9条信号线就可以实现全双工通信，采用三条信号线（接收线、发送线和信号线）能实现简单的全双工通信过程。
2、灵活的波特率选择
RS-232规定的标准传送速率有50b/s、75b/s、110b/s、150b/s、300b/s、600b/s、1200b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s、19200b/s，可以灵活地适应不同速率的设备。对于慢速外设，可以选择较低的传送速率：反之，可以选择较高的传送速率。但传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps；因此在CPLD开发板中，综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。
3、采用负逻辑传送
规定逻辑“1”的电平为-5V~-15 V，逻辑“0”的电平为+5 V～+15 V。选用该电气标准的目的在于提高抗干扰能力，增大通信距离。RS -232的噪声容限为2V，接收器将能识别高至+3V的信号作为逻辑“0”，将低到-3 V的信号作为逻辑“1”。
4、传送距离较远
由于RS -232采用串行传送方式，并且将微机的TTL电平转换为RS-232C电平，其传送距离一般可达30 m。若采用光电隔离20 mA的电流环进行传送，其传送距离可以达到1000 m。另外，如果在RS-232总线接口再加上Modem，通过有线、无线或光纤进行传送，其传输距离可以更远。
5、两种物理接口
RS - 232接口的一种连接器是D13 - 25的25芯插头座，通常情况下插头在DCE端，插座在DTE端。
6、电气特性
在TXD和RXD上：逻辑1(MARK)=-3-15V；逻辑0(SPACE)=315V。在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：信号有效(接通，ON状态，正电压)=315V；信号无效(断开，OFF状态，负电压)=-3-15V。
三、485标准
RS-485标准专门弥补RS-232通讯距离短、速率低等缺点而产生。RS-485标准只规定了平衡发送器和接收器的特性。而没有规定接插件、传输电缆和应用层通讯协议。 RS-485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通讯方式，现很少采用，多采用两线制接线方式。这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂线32–128个结点。在RS-485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。通讯协议采用按照设备地址查询的方式，其通讯的效率很低，不适合高速传输系统。一般速率不超过19200bps。波特率为9600Bps、1200Bps。RS-485标准的最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mbps。
四、RS232与TTL电平的区别
TTL电平规定：
对于输出电路：电压大于等于（≥）2.4V为逻辑1；电压小于等于（≤）0.4V为逻辑0；
对于输入电路：电压大于等于（≥）2.0V为逻辑1；电压小于等于（≤）0.8V为逻辑0；
TTL器件输出低电平要小于0.8V，高电平要大于2.4V。输入，低于1.2V就认为是0，高于2.0就认为是1。
RS232电平信号：
逻辑1的电平为-3～-15V，逻辑0的电平为+3～+15V，注意电平的定义反相了一次。
RS232的电平标准为+12V为逻辑负，-12为逻辑正，TTL电平为5V为逻辑正，0为逻辑负
五、485电平与TTL电平的区别
RS485采用差分信号负逻辑，逻辑"1”以两线间的电压差为-(2~6)V表示;逻辑"0"以两线间的电压差为+(2-6)V表示。
TTL接口电平常见的有3.3V和5V的。通过在0和TTL电平之间摆动，来传输数据。需要通讯双方“约定”好速率。也就是说，通过TTL电平传输的UART接口是一种不传输时钟的"异步通讯"方式。
而RS485接口，简单说就是把TTL的“0-3.3V/5V之间摆动”的信号，转换为“5V压差颠倒反转的AB线信号”，并且扩流驱动电缆电容。简单说就是这样。
所以可以理解为，RS485是以TTL数据源的总线驱动芯片。
RS485采用差分信号逻辑，更适合长距离、高速传输。
六、"USB/TTL转232"模块（以CH340芯片模块为例）
CH340G模块原理图
USB转串口CH340下载电路
通过RTS和DTR两个输出信号来控制STM32IC的BOOT0和BOOT1两引脚来选择启动模式
烧写程序时，BOOT0=1，BOOT1=0。当烧写完成后BOOT0=0，BOOT1=0
七、USART
通用同步异步收发器(Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter)是一个串行通信设备，可以灵活地与外部设备进行全双工数据交换。有别于 USART 还有一个UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)，它是在 USART 基础上裁剪掉了同步通信功能，只有异步通信。简单区分同步和异步就是看通信时需不需要对外提供时钟输出，我们平时用的串口通信基本都是 UART。串行通信一般是以帧格式传输数据，即是一帧一帧的传输，每帧包含有起始信号、数据信息、停止信息，可能还有校验信息。USART 就是对这些传输参数有具体规定，当然也不是只有唯一一个参数值，很多参数值都可以自定义设置，只是增强它的兼容性。
USART功能框图
八、实验操作
1、准备工作
1、STM32核心板103F031C8T6一块
2、usb转串口一块
3、导线若干，面包板一块
4、野火多功能调试助手
5、CH34_Install_Windows_v3_4
6、mcuisp
7、keil5
2、操作连线
选取接口为GND、RXD、TXD、3V3
STM32核心板选取端口
G、3.3、A9、A10
对应连接
GND-G
3V3-3.3
RXD-A9
TXD-A10
TXD:发送数据输出引脚
RXD：接收数据输出引脚
3、检查端口
将usb转接口插入电脑查看是否有端口
打开设备管理器
九、寄存器编写HelloWorld
1、keil创建新项目
按照前面的方法新建项目，选择STMF103C8芯片
当出现下图时叉掉
新建hello.s文件
;RCC寄存器地址映像
RCC_BASE EQU 0x40021000
RCC_CR EQU (RCC_BASE + 0x00)
RCC_CFGR EQU (RCC_BASE + 0x04)
RCC_CIR EQU (RCC_BASE + 0x08)
RCC_APB2RSTR EQU (RCC_BASE + 0x0C)
RCC_APB1RSTR EQU (RCC_BASE + 0x10)
RCC_AHBENR EQU (RCC_BASE + 0x14)
RCC_APB2ENR EQU (RCC_BASE + 0x18)
RCC_APB1ENR EQU (RCC_BASE + 0x1C)
RCC_BDCR EQU (RCC_BASE + 0x20)
RCC_CSR EQU (RCC_BASE + 0x24)
;AFIO寄存器地址映像
AFIO_BASE EQU 0x40010000
AFIO_EVCR EQU (AFIO_BASE + 0x00)
AFIO_MAPR EQU (AFIO_BASE + 0x04)
AFIO_EXTICR1 EQU (AFIO_BASE + 0x08)
AFIO_EXTICR2 EQU (AFIO_BASE + 0x0C)
AFIO_EXTICR3 EQU (AFIO_BASE + 0x10)
AFIO_EXTICR4 EQU (AFIO_BASE + 0x14)
;GPIOA寄存器地址映像
GPIOA_BASE EQU 0x40010800
GPIOA_CRL EQU (GPIOA_BASE + 0x00)
GPIOA_CRH EQU (GPIOA_BASE + 0x04)
GPIOA_IDR EQU (GPIOA_BASE + 0x08)
GPIOA_ODR EQU (GPIOA_BASE + 0x0C)
GPIOA_BSRR EQU (GPIOA_BASE + 0x10)
GPIOA_BRR EQU (GPIOA_BASE + 0x14)
GPIOA_LCKR EQU (GPIOA_BASE + 0x18)
;GPIO C口控制
GPIOC_BASE EQU 0x40011000
GPIOC_CRL EQU (GPIOC_BASE + 0x00)
GPIOC_CRH EQU (GPIOC_BASE + 0x04)
GPIOC_IDR EQU (GPIOC_BASE + 0x08)
GPIOC_ODR EQU (GPIOC_BASE + 0x0C)
GPIOC_BSRR EQU (GPIOC_BASE + 0x10)
GPIOC_BRR EQU (GPIOC_BASE + 0x14)
GPIOC_LCKR EQU (GPIOC_BASE + 0x18)
;串口1控制
USART1_BASE EQU 0x40013800
USART1_SR EQU (USART1_BASE + 0x00)
USART1_DR EQU (USART1_BASE + 0x04)
USART1_BRR EQU (USART1_BASE + 0x08)
USART1_CR1 EQU (USART1_BASE + 0x0c)
USART1_CR2 EQU (USART1_BASE + 0x10)
USART1_CR3 EQU (USART1_BASE + 0x14)
USART1_GTPR EQU (USART1_BASE + 0x18)
;NVIC寄存器地址
NVIC_BASE EQU 0xE000E000
NVIC_SETEN EQU (NVIC_BASE + 0x0010)
;SETENA寄存器阵列的起始地址
NVIC_IRQPRI EQU (NVIC_BASE + 0x0400)
;中断优先级寄存器阵列的起始地址
NVIC_VECTTBL EQU (NVIC_BASE + 0x0D08)
;向量表偏移寄存器的地址
NVIC_AIRCR EQU (NVIC_BASE + 0x0D0C)
;应用程序中断及复位控制寄存器的地址
SETENA0 EQU 0xE000E100
SETENA1 EQU 0xE000E104
;SysTick寄存器地址
SysTick_BASE EQU 0xE000E010
SYSTICKCSR EQU (SysTick_BASE + 0x00)
SYSTICKRVR EQU (SysTick_BASE + 0x04)
;FLASH缓冲寄存器地址映像
FLASH_ACR EQU 0x40022000
;SCB_BASE EQU (SCS_BASE + 0x0D00)
MSP_TOP EQU 0x20005000
;主堆栈起始值
PSP_TOP EQU 0x20004E00
;进程堆栈起始值
BitAlias_BASE EQU 0x22000000
;位带别名区起始地址
Flag1 EQU 0x20000200
b_flas EQU (BitAlias_BASE + (0x200*32) + (0*4))
;位地址
b_05s EQU (BitAlias_BASE + (0x200*32) + (1*4))
;位地址
DlyI EQU 0x20000204
DlyJ EQU 0x20000208
DlyK EQU 0x2000020C
SysTim EQU 0x20000210
;常数定义
Bit0 EQU 0x00000001
Bit1 EQU 0x00000002
Bit2 EQU 0x00000004
Bit3 EQU 0x00000008
Bit4 EQU 0x00000010
Bit5 EQU 0x00000020
Bit6 EQU 0x00000040
Bit7 EQU 0x00000080
Bit8 EQU 0x00000100
Bit9 EQU 0x00000200
Bit10 EQU 0x00000400
Bit11 EQU 0x00000800
Bit12 EQU 0x00001000
Bit13 EQU 0x00002000
Bit14 EQU 0x00004000
Bit15 EQU 0x00008000
Bit16 EQU 0x00010000
Bit17 EQU 0x00020000
Bit18 EQU 0x00040000
Bit19 EQU 0x00080000
Bit20 EQU 0x00100000
Bit21 EQU 0x00200000
Bit22 EQU 0x00400000
Bit23 EQU 0x00800000
Bit24 EQU 0x01000000
Bit25 EQU 0x02000000
Bit26 EQU 0x04000000
Bit27 EQU 0x08000000
Bit28 EQU 0x10000000
Bit29 EQU 0x20000000
Bit30 EQU 0x40000000
Bit31 EQU 0x80000000
;向量表
AREA RESET, DATA, READONLY
DCD MSP_TOP ;初始化主堆栈
DCD Start ;复位向量
DCD NMI_Handler ;NMI Handler
DCD HardFault_Handler ;Hard Fault Handler
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD 0
DCD SysTick_Handler ;SysTick Handler
SPACE 20 ;预留空间20字节
;代码段
AREA |.text|, CODE, READONLY
;主程序开始
ENTRY
;指示程序从这里开始执行
Start
;时钟系统设置
ldr r0, =RCC_CR
ldr r1, [r0]
orr r1, #Bit16
str r1, [r0]
;开启外部晶振使能
;启动外部8M晶振
ClkOk
ldr r1, [r0]
ands r1, #Bit17
beq ClkOk
;等待外部晶振就绪
ldr r1,[r0]
orr r1,#Bit17
str r1,[r0]
;FLASH缓冲器
ldr r0, =FLASH_ACR
mov r1, #0x00000032
str r1, [r0]
;设置PLL锁相环倍率为7,HSE输入不分频
ldr r0, =RCC_CFGR
ldr r1, [r0]
orr r1, #(Bit18 :OR: Bit19 :OR: Bit20 :OR: Bit16 :OR: Bit14)
orr r1, #Bit10
str r1, [r0]
;启动PLL锁相环
ldr r0, =RCC_CR
ldr r1, [r0]
orr r1, #Bit24
str r1, [r0]
PllOk
ldr r1, [r0]
ands r1, #Bit25
beq PllOk
;选择PLL时钟作为系统时钟
ldr r0, =RCC_CFGR
ldr r1, [r0]
orr r1, #(Bit18 :OR: Bit19 :OR: Bit20 :OR: Bit16 :OR: Bit14)
orr r1, #Bit10
orr r1, #Bit1
str r1, [r0]
;其它RCC相关设置
ldr r0, =RCC_APB2ENR
mov r1, #(Bit14 :OR: Bit4 :OR: Bit2)
str r1, [r0]
;IO端口设置
ldr r0, =GPIOC_CRL
ldr r1, [r0]
orr r1, #(Bit28 :OR: Bit29)
;PC.7输出模式,最大速度50MHz
and r1, #(~Bit30 & ~Bit31)
;PC.7通用推挽输出模式
str r1, [r0]
;PA9串口0发射脚
ldr r0, =GPIOA_CRH
ldr r1, [r0]
orr r1, #(Bit4 :OR: Bit5)
;PA.9输出模式,最大速度50MHz
orr r1, #Bit7
and r1, #~Bit6
;10：复用功能推挽输出模式
str r1, [r0]
ldr r0, =USART1_BRR
mov r1, #0x271
str r1, [r0]
;配置波特率-> 115200
ldr r0, =USART1_CR1
mov r1, #0x200c
str r1, [r0]
;USART模块总使能 发送与接收使能
;71 02 00 00 2c 20 00 00
;AFIO 参数设置
;Systick 参数设置
ldr r0, =SYSTICKRVR
;Systick装初值
mov r1, #9000
str r1, [r0]
ldr r0, =SYSTICKCSR
;设定,启动Systick
mov r1, #0x03
str r1, [r0]
;NVIC
;ldr r0, =SETENA0
;mov r1, 0x00800000
;str r1, [r0]
;ldr r0, =SETENA1
;mov r1, #0x00000100
;str r1, [r0]
;切换成用户级线程序模式
ldr r0, =PSP_TOP
;初始化线程堆栈
msr psp, r0
mov r0, #3
msr control, r0
;初始化SRAM寄存器
mov r1, #0
ldr r0, =Flag1
str r1, [r0]
ldr r0, =DlyI
str r1, [r0]
ldr r0, =DlyJ
str r1, [r0]
ldr r0, =DlyK
str r1, [r0]
ldr r0, =SysTim
str r1, [r0]
;主循环
main
ldr r0, =Flag1
ldr r1, [r0]
tst r1, #Bit1
;SysTick产生0.5s,置位bit 1
beq main ;0.5s标志还没有置位
;0.5s标志已经置位
ldr r0, =b_05s
;位带操作清零0.5s标志
mov r1, #0
str r1, [r0]
bl LedFlas
mov r0, #'H'
bl send_a_char
mov r0, #'e'
bl send_a_char
mov r0, #'l'
bl send_a_char
mov r0, #'l'
bl send_a_char
mov r0, #'o'
bl send_a_char
mov r0, #' '
bl send_a_char
mov r0, #'w'
bl send_a_char
mov r0, #'i'
bl send_a_char
mov r0, #'n'
bl send_a_char
mov r0, #'d'
bl send_a_char
mov r0, #'o'
bl send_a_char
mov r0, #'w'
bl send_a_char
mov r0, #'s'
bl send_a_char
mov r0, #'!'
bl send_a_char
mov r0, #'\n'
bl send_a_char
b main
;子程序 串口1发送一个字符
send_a_char
push {r0 - r3}
ldr r2, =USART1_DR
str r0, [r2]
b1
ldr r2, =USART1_SR
ldr r2, [r2]
tst r2, #0x40
beq b1
;发送完成(Transmission complete)等待
pop {r0 - r3}
bx lr
;子程序 led闪烁
LedFlas
push {r0 - r3}
ldr r0, =Flag1
ldr r1, [r0]
tst r1, #Bit0
;bit0 闪烁标志位
beq ONLED ;为0 打开led灯
;为1 关闭led灯
ldr r0, =b_flas
mov r1, #0
str r1, [r0]
;闪烁标志位置为0,下一状态为打开灯
;PC.7输出0
ldr r0, =GPIOC_BRR
ldr r1, [r0]
orr r1, #Bit7
str r1, [r0]
b LedEx
ONLED
;为0 打开led灯
ldr r0, =b_flas
mov r1, #1
str r1, [r0]
;闪烁标志位置为1,下一状态为关闭灯
;PC.7输出1
ldr r0, =GPIOC_BSRR
ldr r1, [r0]
orr r1, #Bit7
str r1, [r0]
LedEx
pop {r0 - r3}
bx lr
;异常程序
NMI_Handler
bx lr
HardFault_Handler
bx lr
SysTick_Handler
ldr r0, =SysTim
ldr r1, [r0]
add r1, #1
str r1, [r0]
cmp r1, #500
bcc TickExit
mov r1, #0
str r1, [r0]
ldr r0, =b_05s
;大于等于500次 清零时钟滴答计数器 设置0.5s标志位
;位带操作置1
mov r1, #1
str r1, [r0]
TickExit
bx lr
ALIGN
;通过用零或空指令NOP填充,来使当前位置与一个指定的边界对齐
END
创建hex文件
2、程序烧录
BOOT0置1，BOOT1置0，,打开mcuisp，选择文件路径，进行烧录
3、打开fire tools
出现乱码
十、使用HAL库编写HelloWorld
1、新建项目
在part name里选择自己的芯片，点击信息栏中的具体芯片信息选中，点击start project
配置时钟
System Core->RCC->HSE:Crystal/Ceramic Resonator
设置USART1
A->Z->USART1->Mode :Asynchronous->Parameter Settings
点击Clock Configuration选择HSE和PLLCLK
PLLMul x4
Project Manager选择路径
GENERATE CODE
Open Project
2、编写main.c
main.c中的while循环中添加代码
char data[]="hello windows!\n";
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)data, 15, 0xffff);
HAL_Delay(1000);
3、程序烧录
Boot0置1，Boot1置0
4、串口调试
打开fire tools
Boot0置0，Boot1置0
5、观察波形
编译->debug->Logic Analyzer->Setup…添加要观察的引脚
Run
缩小
十一、总结
采用HAL库编写要简练的多，寄存器方式代码较复杂容易存在bug
参考资料
https://blog.csdn.net/vic_to_ry/article/details/110451036