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嵌入式硬件开发教程：UART通信原理及实现

在嵌入式硬件开发领域，UART通信是不可或缺的一部分。UART（通用异步收发传输器）通信原理及实现是嵌入式工程师必须掌握的知识点。本文将详细介绍UART通信的原理，并给出一个简单的实现案例，帮助读者更好地理解和掌握UART通信技术。

一、UART通信原理

UART通信是一种串行通信方式，主要用于嵌入式设备之间的数据传输。它采用异步通信方式，即发送和接收数据不需要时钟信号同步。UART通信原理主要包括以下几个方面：

数据格式：UART通信的数据格式通常包括起始位、数据位、校验位和停止位。起始位用于标识一个数据帧的开始，数据位用于传输实际数据，校验位用于校验数据是否正确，停止位用于标识一个数据帧的结束。
波特率：波特率是指每秒钟传输的位数，它是UART通信的一个重要参数。波特率越高，数据传输速度越快。
帧格式：UART通信的帧格式通常包括起始位、8个数据位、1个校验位和1个停止位。其中，校验位可以是奇校验或偶校验。
传输方向：UART通信可以是全双工或半双工。全双工通信允许数据同时双向传输，而半双工通信则只能单向传输。

二、UART通信实现

下面以一个简单的UART通信实现案例为例，介绍UART通信的实现方法。

1. 硬件连接

本案例使用两个STM32F103系列单片机进行UART通信。将单片机的TXD（发送数据）和RXD（接收数据）引脚分别连接到另一个单片机的RXD和TXD引脚。

2. 软件实现

在STM32CubeMX中配置UART通信参数，包括波特率、数据位、校验位和停止位等。然后编写发送和接收函数，实现数据的传输。

发送函数：

void UART_Send(uint8_t *data, uint16_t size) {

    for (uint16_t i = 0; i < size; i++) {

        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&data[i], 1, 100);

    }

}

接收函数：

uint8_t UART_Receive(uint8_t *data, uint16_t size) {

    uint8_t received_size = 0;

    while (received_size < size) {

        if (HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t *)&data[received_size], 1, 100) == HAL_OK) {

            received_size++;

        }

    }

    return received_size;

}

3. 测试

将两个单片机分别连接到电脑的串口，并打开串口调试工具。在其中一个单片机上调用发送函数，另一个单片机上调用接收函数，即可实现数据的传输。

三、总结

UART通信是嵌入式硬件开发中常用的通信方式，掌握UART通信原理及实现对于嵌入式工程师来说至关重要。本文详细介绍了UART通信的原理和实现方法，并通过一个简单的案例进行了说明。希望本文能对读者有所帮助。