通信总述
通信：设备与设备之间进行数据交换，比如单片机与电脑（要接USB转串口模块）
通信协议：通信规则，通信双方按照通信协议规则进行数据收发
常见的通信协议：USART,I2C,SPI,CAN,USB
串口通信
电平标准：用高低电平来传输数字1,0，从而传输数据
常用电平标准：TTL标准：3.3或5V为高，0V为低；差分电平标准：RX与TX线电压之差
通信协议
所谓通信协议，我所理解的就是规定好数据帧+波特率
数据帧包括：起始位，数据位，校验位，停止位
数据传输方向：
单工：只有一个信道，数据只能沿一个方向传播
半双工：只有一个信道，数据可以双向传播，但是同一时间只能沿一个方向
全双工：两个信道，分别负责数据的收和发，可以同步进行
时钟：
同步：双方共用同一个波特率发生器，因此发送方发送多个数据时，不能有时间间隔
异步：双方规定好一个波特率，按照此波特率发送数据之后，接收方按照此波特率接收，在发送下一个数据之间，可以隔任意时长，不会出现“赶不上”的情况
USART的通信方式是全双工异步通信
数据帧格式：
起始位S：低电平；停止位P：高电平
数据位八位：低位先行（低位在前，高位在后）
比如传输0x55，那么数据D0~D7为1010 1010
USART
USART是stm32内部集成的片上外设，挂载在APB1和APB2上
通过配置结构体来USART的寄存器
主要的寄存器包括：发送数据寄存器，接收数据寄存器
软件代码实现初始化USART
GPIO初始化
①开启时钟
②输出引脚定义为复用推挽，输入引脚定义为上拉输入
USART初始化
①开启时钟
②定义结构体
USART_InitTypeDef USART_InitStructure
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; //波特率
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //硬件流控制，不需要
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //模式，发送模式和接收模式均选择
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //奇偶校验，不需要
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位，选择1位
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //字长，选择8位
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //将结构体变量交给USART_Init，配置USART1大部分都可以直接通过英文意思明白具体作用
数据接收过程
当一个字符被接收到时，RXEN位被置1，它表明移位寄存器的内容被转移到RDR，也就是说，数据已经被接收并且可以被读出，我们要告诉单片机已经收到了，该执行读出的动作了，那么就需要中断这个操作了，在中断里读出
江科大在这里有一个新的设计，利用中断，自己再构建中断，这样更加灵活
中断初始化代码
/*中断输出配置*/
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); //开启串口接收数据的中断
/*NVIC中断分组*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //配置NVIC为分组2
/*NVIC配置*/
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体变量
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; //选择配置NVIC的USART1线
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //指定NVIC线路使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //指定NVIC线路的抢占优先级为1
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //指定NVIC线路的响应优先级为1
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //将结构体变量交给NVIC_Init，配置NVIC外设
NVIC的配置思路
NVIC的分组，指的是如何分配抢占优先级和响应优先级（分别给几个）
NVIC本质上是一个中断管理器，主要完成两件事，一是给中断分配通道并使能通道，二是给中断分配优先级（抢占和响应）
还要开启相关通道的中断，在这里也就是USART_ITConfig
最后一步是对USART进行使能
USART_cmd(USART1,ENABLE)这样USART就初始化完毕
因为在编程过程中，层层封装的理念用的很深，所以，对于某一个模块，都是在一个单独的文件中将各个功能都封装好，最后在主文件的大循环中调用API即可
因此，我们还要在Serial中封装其他功能的函数
串口发送与接收
发送单个字节：
需要调用函数
USART_SendData(USARTx，Byte)单字节发送，需要有一个等待缓冲区（发送移位寄存器）清空的过程，等到发送完成，标志位置1，这点和接收数据有点像，接收完数据，接收数据寄存器也置1
因此需要加此函数
while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET)同理，发送数组，字符串
//发送数组
void Serial_SendArray(uint8_t *Array, uint16_t Length)
{
uint16_t i;
for (i = 0; i < Length; i ++) //遍历数组
{
Serial_SendByte(Array[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
}
}
//发送字符串
void Serial_SendString(char *String)
{
uint8_t i;
for (i = 0; String[i] != '\0'; i ++)//遍历字符数组（字符串），遇到字符串结束标志位后停止
{
Serial_SendByte(String[i]); //依次调用Serial_SendByte发送每个字节数据
}
}发送字符串时，回先把字符编码为十六进制数，再进行发送
如果要发送十进制数，需要把每一位分隔开来，都当做单独的字节单独发送
同时，要从高位向低位发送，因为先发送的回出现在前面
比如1234，如果从低位向高位发送，则会在接收方出现4321这样的情况
void Serial_SendNum(uint16_t Num,uint16_t length)
{
uint16_t Array[length];
uint16_t i;
for(i=0;i<length;i++)
{
Array[length-1-i]=Num%10;
Num=Num/10;
}
for(i=0;i<length;i++)
{
Serial_SendByte(Array[i]+'0');
}
}
//突然发现为什么当时在写的时候在Array[i]后面要加一个'0'串口发送Hex数据包与文本数据包
Hex数据，也就是十六进制类型的数据
发送Hex数据包，本质上是模仿了USART发送一个字节的通信协议
包头，相当于通信协议中的起始位；字长，相当于数据位；包尾，相当于停止位
而接收整个数据帧的判别过程是单片机完成的（硬件），接收一个数据包则需要我们用软件实现（代码）。这里有点像是I2C教程中的软件实现与硬件实现。
江科大介绍了一个重要的编程思想：状态机
（接收数据帧或者数据包的过程中，才需要各种位的判别）
状态机：设计一个能记住不同状态的机制，在不同的状态执行不同的操作，同时还要进行状态的合理转移
在不同的状态处理不同的事情，同时也要设置状态转移的条件，核心是理清楚逻辑
整个状态机是在中断函数里面完成的
江科大在这里用到了C语言中的一个高级语法：静态变量
关键字：static
在函数中相当于全局变量，只初始化一次，且在函数退出后仍然有效，具有记忆性，如果想要回到最初的状态，需要人为赋值
中断函数如图
void USART1_IRQHandler(void)
{
static uint8_t RxState = 0; //定义表示当前状态机状态的静态变量
static uint8_t pRxPacket = 0; //定义表示当前接收数据位置的静态变量
if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET) //判断是否是USART1的接收事件触发的中断
{
uint8_t RxData = USART_ReceiveData(USART1); //读取数据寄存器，存放在接收的数据变量
/*使用状态机的思路，依次处理数据包的不同部分*/
/*当前状态为0，接收数据包包头*/
if (RxState == 0)
{
if (RxData == 0xFF) //如果数据确实是包头
{
RxState = 1; //置下一个状态
pRxPacket = 0; //数据包的位置归零
}
}
/*当前状态为1，接收数据包数据*/
else if (RxState == 1)
{
Serial_RxPacket[pRxPacket] = RxData; //将数据存入数据包数组的指定位置
pRxPacket ++; //数据包的位置自增
if (pRxPacket >= 4) //如果收够4个数据
{
RxState = 2; //置下一个状态
}
}
/*当前状态为2，接收数据包包尾*/
else if (RxState == 2)
{
if (RxData == 0xFE) //如果数据确实是包尾部
{
RxState = 0; //状态归0
Serial_RxFlag = 1; //接收数据包标志位置1，成功接收一个数据包
}
}
USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE); //清除标志位
}
}