串口通訊（Serial Communication）是一種設備間非常常用的串行通訊方式，因為它簡單便捷，大部分電子設備都支持該通訊方式，電子工程師在調試設備時也經常使用該通訊方式輸出調試信息。

　　在計算機科學里，大部分復雜的問題都可以通過分層來簡化。如芯片被分為內核層和片上外設；STM32標準庫則是在寄存器與用戶代碼之間的軟件層。對于通訊協議，我們也以分層的方式來理解，最基本的是把它分為物理層和協議層。物理層規定通訊系統中具有機械、電子功能部分的特性，確保原始數據在物理媒體的傳輸。協議層主要規定通訊邏輯，統一收發雙方的數據打包、解包標準。

　　物理層：

　　串口通訊的物理層有很多標準及變種，我們主要講解 RS-232 標準 ，RS-232標準主要規定了信號的用途、通訊接口以及信號的電平標準。

　　在上面的通訊方式中，兩個通訊設備的“DB9 接口”之間通過串口信號線建立起連接，串口信號線中使用“RS-232 標準”傳輸數據信號。由于 RS-232 電平標準的信號不能直接被控制器直接識別，所以這些信號會經過一個“電平轉換芯片”轉換成控制器能識別的“TTL校準”的電平信號，才能實現通訊。

　　在目前的其它工業控制使用的串口通訊中，一般只使用 RXD、TXD以及 GND 三條信號線，直接傳輸數據信號。而 RTS、CTS、DSR、DTR 及 DCD 信號都被裁剪掉了。

　　協議層：

　　串口通訊的數據包由發送設備通過自身的 TXD接口傳輸到接收設備的 RXD 接口。在串口通訊的協議層中，規定了數據包的內容，它由啟始位、主體數據、校驗位以及停止位組成，通訊雙方的數據包格式要約定一致才能正常收發數據。

　　串口異步通訊，異步通訊中由于沒有時鐘信號（如前面講解的 DB9接口中是沒有時鐘信號的），所以兩個通訊設備之間需要約定好波特率，即每個碼元的長度，以便對信號進行解碼，上圖中的每一格就是代表一個碼元。常見的波特率為 4800、9600、115200等。

　　串口通訊的一個數據包從起始信號開始，直到停止信號結束。數據包的起始信號由一個邏輯 0的數據位表示，而數據包的停止信號可由 0.5、1、1.5或 2個邏輯 1的數據位表示，只要雙方約定一致即可。

　　在數據包的起始位之后緊接著的就是要傳輸的主體數據內容，也稱為有效數據，有效數據的長度常被約定為 5、6、7或 8位長。

　　在有效數據之后，有一個可選的數據校驗位。由于數據通信相對更容易受到外部干擾導致傳輸數據出現偏差，可以在傳輸過程加上校驗位來解決這個問題。校驗方法有奇校驗（odd）、偶校驗（even）、0校驗（space）、1校驗（mark）以及無校驗（noparity）。上圖就是無校驗位的數據幀，在我日常使用中通常都配置成無校驗的模式。

　　STM32芯片具有多個USART外設用于串口通訊，它是Universal SynchronousAsynchronous Receiver and Transmitter的縮寫，即通用同步異步收發器可以靈活地與外部設備進行全雙工數據交換。有別于 USART，它還有具有 UART 外設（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter），它是在 USART基礎上裁剪掉了同步通信功能，只有異步通信。簡單區分同步和異步就是看通信時需不需要對外提供時鐘輸出，我們平時用的串口通信基本都是 UART。