111.4.1串口实验演示分类

/* ==================== Core\Inc\main.h ==================== */
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.h
  * @brief          : Header for main.c file.
  *                   This file contains the common defines of the application.
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */

/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __MAIN_H
#define __MAIN_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f1xx_hal.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Exported types ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN ET */

/* USER CODE END ET */

/* Exported constants --------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN EC */

/* USER CODE END EC */

/* Exported macro ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN EM */

/* USER CODE END EM */

/* Exported functions prototypes ---------------------------------------------*/
void Error_Handler(void);

/* USER CODE BEGIN EFP */

/* USER CODE END EFP */

/* Private defines -----------------------------------------------------------*/
#define LED2_Pin GPIO_PIN_5
#define LED2_GPIO_Port GPIOE
#define LED1_Pin GPIO_PIN_5
#define LED1_GPIO_Port GPIOB

/* USER CODE BEGIN Private defines */

/* USER CODE END Private defines */

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* __MAIN_H */

/* ==================== Core\Inc\gpio.h ==================== */
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file    gpio.h
  * @brief   This file contains all the function prototypes for
  *          the gpio.c file
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
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  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
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  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __GPIO_H__
#define __GPIO_H__

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"

/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* USER CODE BEGIN Private defines */

/* USER CODE END Private defines */

void MX_GPIO_Init(void);

/* USER CODE BEGIN Prototypes */

/* USER CODE END Prototypes */

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif /*__ GPIO_H__ */


/* ==================== Core\Inc\usart.h ==================== */
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file    usart.h
  * @brief   This file contains all the function prototypes for
  *          the usart.c file
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
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  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
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  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/
#ifndef __USART_H__
#define __USART_H__

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

extern UART_HandleTypeDef huart1;

/* USER CODE BEGIN Private defines */
extern uint8_t u_buf[256];
#define printf(...)  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)u_buf, sprintf((char*)u_buf, __VA_ARGS__), 0xffff)
/* USER CODE END Private defines */

void MX_USART1_UART_Init(void);

/* USER CODE BEGIN Prototypes */

/* USER CODE END Prototypes */

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* __USART_H__ */


/* ==================== Core\Src\main.c ==================== */
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
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  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <string.h>
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t UART_Recv[5];
uint8_t DHT11_Buf[30];
/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {

	  HAL_UART_Receive(&huart1, UART_Recv, 4, 1000);
	  if(strcmp("LED1", (char *)UART_Recv)==0)
	  {
		  HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
		  memset(UART_Recv, '\0', 4);
	  }
	  if(!strcmp("LED2", (char *)UART_Recv))
	  {
		  HAL_GPIO_TogglePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin);
		  memset(UART_Recv, '\0', 4);
	  }
	  sprintf((char *)DHT11_Buf,"H2:%f T2:%f\n",30.1,36.5);
	  HAL_UART_Transmit(&huart1, (char *)DHT11_Buf, strlen(DHT11_Buf), 1000);
	  printf("Hellow world wfeng %d!\n",123);


    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

/* ==================== Core\Src\gpio.c ==================== */
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file    gpio.c
  * @brief   This file provides code for the configuration
  *          of all used GPIO pins.
  ******************************************************************************
  * @attention
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  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
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  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "gpio.h"

/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/*----------------------------------------------------------------------------*/
/* Configure GPIO                                                             */
/*----------------------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 1 */

/* USER CODE END 1 */

/** Configure pins as
        * Analog
        * Input
        * Output
        * EVENT_OUT
        * EXTI
*/
void MX_GPIO_Init(void)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin, GPIO_PIN_SET);

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_SET);

  /*Configure GPIO pin : PtPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = LED2_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(LED2_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PtPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = LED1_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(LED1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

}

/* USER CODE BEGIN 2 */

/* USER CODE END 2 */

/* ==================== Core\Src\usart.c ==================== */
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file    usart.c
  * @brief   This file provides code for the configuration
  *          of the USART instances.
  ******************************************************************************
  * @attention
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  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
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  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "usart.h"

/* USER CODE BEGIN 0 */
uint8_t u_buf[256];
/* USER CODE END 0 */

UART_HandleTypeDef huart1;

/* USART1 init function */

void MX_USART1_UART_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */

  /* USER CODE END USART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */

  /* USER CODE END USART1_Init 1 */
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */

  /* USER CODE END USART1_Init 2 */

}

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(uartHandle->Instance==USART1)
  {
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */

  /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */
    /* USART1 clock enable */
    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    /**USART1 GPIO Configuration
    PA9     ------> USART1_TX
    PA10     ------> USART1_RX
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */

  /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */
  }
}

void HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{

  if(uartHandle->Instance==USART1)
  {
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 0 */

  /* USER CODE END USART1_MspDeInit 0 */
    /* Peripheral clock disable */
    __HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE();

    /**USART1 GPIO Configuration
    PA9     ------> USART1_TX
    PA10     ------> USART1_RX
    */
    HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);

  /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 1 */

  /* USER CODE END USART1_MspDeInit 1 */
  }
}

/* USER CODE BEGIN 1 */

/* USER CODE END 1 */

一、串口实验演示

实验使用 USART1：

参数	配置
TX	PA9，复用推挽输出
RX	PA10，输入
波特率	115200 bit/s
数据格式	8 个数据位、无校验、1 个停止位，即 8N1
方向	TX 与 RX 全双工
硬件流控	无
过采样	16 倍

开发板通过 CH340C 把 STM32 的 3.3 V TTL 串口转换为 USB。电脑看到的是虚拟 COM 口；数据路径为：

flowchart LR
    PC[串口助手] <-->|USB 数据| CH340[CH340C USB转TTL]
    CH340 <-->|USART1_TX/USART1_RX| MCU[STM32F103]
    MCU --> LED1[PB5 LED1]
    MCU --> LED2[PE5 LED2]

原理图中 USART1_TX 经过 LED 和电阻还带有发送指示，USART1_RX 也带接收指示。指示灯会给信号线增加负载，但在本开发板设计和常用波特率下用于观察通信活动。

1.1 实验演示控灯

程序每次阻塞接收 4 个字节：

HAL_UART_Receive(&huart1, UART_Recv, 4, 1000);

串口助手发送大写 ASCII 字符 LED1 或 LED2：

if (strcmp("LED1", (char *)UART_Recv) == 0)
    HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);

if (strcmp("LED2", (char *)UART_Recv) == 0)
    HAL_GPIO_TogglePin(LED2_GPIO_Port, LED2_Pin);

LED1 与 LED2 都是低电平有效，Toggle 每收到一次完整命令就改变亮灭状态。串口助手若自动附加回车换行，会额外发送 \r\n，下一次固定 4 字节接收就可能错位；演示时应关闭自动换行，或在程序中实现按分隔符解析。

接收缓冲区定义为 5 字节并由静态存储区自动清零，所以第 5 字节可作为字符串结尾。代码只清前 4 字节，第 5 字节仍为 0。更明确的写法是：

uint8_t UART_Recv[5] = {0};

if (HAL_UART_Receive(&huart1, UART_Recv, 4, 1000) == HAL_OK)
{
    UART_Recv[4] = '\0';
    ...
}

还应检查 HAL_UART_Receive 返回值。发生超时或只收到部分字节时，直接比较可能混入上次残留数据。正式协议可采用逐字节状态机、空闲线中断或 DMA，而不是永久按固定 4 字节阻塞。

程序还演示：

sprintf((char *)DHT11_Buf, "H2:%f T2:%f\n", 30.1, 36.5);
HAL_UART_Transmit(&huart1, DHT11_Buf, strlen((char *)DHT11_Buf), 1000);
printf("Hellow world wfeng %d!\n", 123);

这里的 printf 是 usart.h 中定义的宏，先用 sprintf 写入全局 u_buf，再调用 HAL_UART_Transmit。它便于教学，但不具备重入性，ISR 和主循环同时调用会覆盖缓冲区；无限循环中没有节流还会持续占满串口。工程化实现应限制发送周期、使用 snprintf 防止越界，并通过环形缓冲区与中断/DMA异步发送。

二、串口理论知识

串口通信至少要区分三层：

信息层：字符、命令、帧格式、校验
UART/USART 控制器层：起始位、数据位、校验位、停止位、波特率
物理电气层：3.3 V TTL、RS-232、RS-485、USB 等

“串口”不能自动等同于 RS-232。STM32 PA9/PA10 是 3.3 V CMOS/TTL 电平，不能直接连接 ± 电压的传统 RS-232 接口；需要 MAX3232 一类电平转换器。连接另一块 3.3 V MCU 时，应 TX 接对方 RX、RX 接对方 TX，并共地。

2.1 USART

USART 是 Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，即通用同步/异步收发器；UART 没有同步时钟能力。STM32 USART 外设可在常用异步串口模式下工作，也支持同步时钟等功能。

异步 8N1 的一帧：

空闲      起始        8个数据位，低位先发               停止
 1  ─────── 0 ── D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 ───────────── 1

以发送字符 A 为例，ASCII 码 0x41，二进制为 0100 0001；UART 低位先发，所以线上数据位顺序为 1、0、0、0、0、0、1、0。8N1 每发送 8 位有效数据，线上实际使用 10 个比特时间：

$ \eta=\frac{8}{1+8+1}=80% $

115200 bit/s 下，理论最大 8 位字符速率约为：

$ \frac{115200}{10}=11520\ \text{byte/s} $

这还没有扣除协议头、校验、软件等待和 USB 转串口调度。

2.1.1 USART百度百科

阅读百科类资料时应把术语落实到寄存器配置：

术语	本实验配置
波特率	115200
字长	8 bit
校验	None
停止位	1
收发	TX_RX
流控	None
过采样	16

波特率是每秒符号数，bit/s 是每秒比特数。对普通二进制 NRZ UART，一个符号承载一个比特时，两者数值通常相等；概念仍不应混为一谈。接收端通过起始位定位，再按本地时钟在每个位中间附近采样，因此双方波特率误差不能过大，帧越长、噪声越强，容差越紧。

2.1.2 通信方式分类

通信可按多组独立维度分类：

时钟关系：同步 / 异步
数据空间：串行 / 并行
方向能力：单工 / 半双工 / 全双工

“串行”不等于“异步”，例如 SPI 是同步串行；“并行”也不决定单工还是双工。

2.1.2.1 同步与异步

同步通信由显式时钟线或从数据流恢复的时钟来确定采样时刻；异步 UART 不传独立时钟，双方事先约定波特率，每帧用起始位重新同步。

对比	同步	异步 UART
独立时钟	通常有，或可从编码恢复	无
帧边界	由时钟/协议确定	起始位与停止位
开销	连续传输时可较低	每帧有起始/停止位
空闲间隔	取决于协议	字节间可任意空闲

2.1.3 同步

STM32 USART 同步模式可输出 CK 时钟，发送端与接收端按共同节拍移位。同步只描述采样时序，并不自动规定地址、包长或错误恢复；这些仍由上层协议决定。

发送端：TX ───────────────> RX：接收端
        CK ───────────────> CK
每个有效时钟边沿移动/采样一位

2.1.3.1 异步

异步 UART 线路空闲通常为高。检测到下降沿后认为起始位到来，接收器按设定波特率和过采样时钟判断后续数据位。双方没有共享时钟，所以必须使用相同的数据位、校验、停止位和足够接近的波特率。

常见错误：

• 一方 115200，另一方 9600；
• 一方 8N1，另一方启用奇偶校验；
• TX/RX 没有交叉；
• 两端没有共地；
• TTL 串口直接接 RS-232；
• 3.3 V RX 接入不兼容的 5 V 输出。

2.1.3.2 串行与并行

串行通信在少量线上按时间顺序发送各位；并行通信同时使用多条数据线传输一组位。它们描述的是数据在空间和时间上的组织方式。

2.1.3.3 并行传输

并行接口在一个时钟周期可同时传输多位，常见于 MCU 内部总线、存储器接口、早期打印机口等。短距离、紧密布线时吞吐量很高，但线数多，会带来引脚、连接器、走线和功耗成本。

并行线速度提高后，各线传播延迟不同会产生 skew（偏斜）；接收端可能在同一采样瞬间看到不同批次的数据位。串扰和同时翻转噪声也随之变得突出。

2.1.3.4 串行传输

串行接口使用更少的线，易于长距离连接和布线。现代高速串行并不意味着“只能一位一位慢慢传”；它可通过很高符号率、差分传输、时钟恢复、编码、均衡和多 lane 并行获得高吞吐量，例如 USB、PCIe、以太网。

2.1.3.5 效率比较

不能笼统断言串行一定比并行快，或并行一定比串行快。应同时比较：

指标	影响
单线符号率	每条线每秒承载能力
数据线数量	并行宽度或串行 lane 数
编码/帧开销	起始停止位、校验、协议头
距离和信号完整性	偏斜、串扰、衰减、反射
引脚与布线成本	连接器、PCB 层数、功耗

UART 8N1 的线编码效率是 80%；但系统吞吐还受软件、缓冲区和协议影响。

2.1.3.6 并行与串行的区别

特性	串行	并行
数据线	少	多
位传输	按时间顺序	多位同时
高速难点	高频损耗、时钟恢复、均衡	线间偏斜、串扰、同步
典型场景	UART、USB、CAN、以太网	存储器总线、MCU 内部总线

2.1.3.7 实际应用: 串口(串行)使用广泛,并口(并行)因需接多线且不稳定,已较少使用。

在板间和外部连接中，串行接口因引脚少、连接器小、布线方便而非常普遍。并行接口并未消失，它仍大量存在于芯片内部、存储器和短距离高带宽场景。更准确的结论是：距离、速率和成本上升后，宽并行总线的偏斜与布线代价更难控制，因此许多外部接口转向高速串行。

2.1.3.8 方向与时间分类

方向分类与同步/异步、串行/并行相互独立：

flowchart TD
    C[通信方向] --> S[单工]
    C --> H[半双工]
    C --> F[全双工]
    S --> SO[只能 A→B]
    H --> HO[A↔B，但不能同时]
    F --> FO[A↔B，可同时]

2.1.3.9 全双工

全双工允许双方同时发送和接收。普通 USART 异步模式有独立 TX、RX 线路：

设备A TX ─────────> 设备B RX
设备A RX <───────── 设备B TX
GND     ─────────── GND

两根数据线各负责一个方向，因此收发可以同时发生。

2.1.3.10 半双工

半双工允许双向通信，但同一时刻只允许一方发送，例如常见两线 RS-485 总线。系统需要方向控制、总线仲裁和发送完成后释放线路，否则两端同时驱动会冲突。

STM32 USART 也支持单线半双工模式，此时同一引脚在发送和接收之间切换。

2.1.3.11 单工

单工只有固定单向数据流，例如只发送遥测数据而永不接收命令的链路。广播电视常被用于解释单工，但具体系统可能另有回传通道；判断时应以当前数据链路是否允许反向传输为准。

本实验的 USART1 使用独立 TX/RX，配置 UART_MODE_TX_RX，因此属于异步、串行、全双工通信。