STM32L4串口電平介紹

STM32L4系列微控制器是一款基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的高性能低功耗微控制器，廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，串口通信作為一種常見的通信方式，STM32L4系列提供了豐富的串口接口（USART/UART），支持不同的電平和通信協(xié)議。

本文將詳細(xì)介紹STM32L4的串口電平，包括串口的工作原理、串口的電平標(biāo)準(zhǔn)、不同串口電平之間的轉(zhuǎn)換方式，以及如何在STM32L4微控制器中配置和使用串口電平。通過這篇文章，您將深入了解STM32L4串口電平的相關(guān)知識(shí)。

1. 串口通信概述

串口通信（Serial Communication）是一種常見的數(shù)字通信方式，它通過兩個(gè)數(shù)據(jù)線（TX和RX）實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。與并行通信不同，串口通信一次只傳輸一個(gè)比特的數(shù)據(jù)，因此它的傳輸速率較低，但連接簡(jiǎn)單、成本低，且能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳輸。

STM32L4系列微控制器支持兩種類型的串口通信協(xié)議：

• USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter）： 支持同步和異步通信，常用于標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口，如RS232、RS485等。

• UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）： 是USART的一種異步模式，通常用于不需要同步信號(hào)的簡(jiǎn)單串口通信。

在STM32L4中，USART/UART的電平通常是與外部硬件設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、傳感器等）連接時(shí)的信號(hào)電平相關(guān)。

2. STM32L4串口電平標(biāo)準(zhǔn)

串口通信的電平標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性至關(guān)重要。不同的設(shè)備和應(yīng)用場(chǎng)景可能采用不同的電平標(biāo)準(zhǔn)。STM32L4微控制器的串口通信電平主要與外部設(shè)備所使用的電壓標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)。以下是一些常見的串口電平標(biāo)準(zhǔn)：

2.1 TTL電平（Transistor-Transistor Logic）

TTL電平是低電壓數(shù)字電路中常用的電平標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于STM32L4系列的USART/UART接口，其TTL電平大致如下：

• 邏輯高電平（Logic High）： 通常為3.3V或更高電壓。

• 邏輯低電平（Logic Low）： 通常為0V。

在TTL電平下，0V表示低電平，3.3V表示高電平。STM32L4的GPIO引腳支持TTL電平，因此直接通過其串口接口可以與其他TTL電平的設(shè)備進(jìn)行通信，如單片機(jī)、傳感器和一些低壓設(shè)備。

2.2 RS232電平

RS232是最常見的串口電平標(biāo)準(zhǔn)之一，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和外設(shè)之間的通信。RS232標(biāo)準(zhǔn)的電平通常較大，適用于較長(zhǎng)距離的通信。RS232的電平大致如下：

• 邏輯高電平（Mark）： -12V到-3V之間。

• 邏輯低電平（Space）： +3V到+12V之間。

STM32L4本身并不直接支持RS232電平，因?yàn)樗腉PIO電平是TTL電平，直接連接可能會(huì)損壞微控制器。因此，在STM32L4與RS232設(shè)備之間進(jìn)行通信時(shí)，通常需要一個(gè)電平轉(zhuǎn)換器（如MAX232芯片）來將RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平。

2.3 RS485電平

RS485是一種差分信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，適用于長(zhǎng)距離、高噪聲環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳輸。RS485通過兩條線路（A和B）進(jìn)行通信，其中：

• A線（Non-inverted）：邏輯高電平為+2V至+7V，低電平為-7V至-2V。

• B線（Inverted）：邏輯高電平為-2V至-7V，低電平為+2V至+7V。

RS485通信的優(yōu)點(diǎn)是可以在一個(gè)總線上連接多個(gè)設(shè)備，因此常用于工業(yè)控制和遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。STM32L4通過其USART接口支持RS485模式，但需要外部的RS485收發(fā)器芯片（如SN75176）來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

3. STM32L4串口電平的配置和使用

STM32L4的串口電平主要通過微控制器的GPIO引腳來配置。以下將介紹如何在STM32L4中配置串口通信的電平和相關(guān)功能。

3.1 引腳配置

STM32L4的USART/UART接口通過GPIO引腳與外部設(shè)備進(jìn)行連接。微控制器的引腳通常有多種功能，如輸入、輸出、復(fù)用等。為確保串口通信正常工作，需要配置正確的引腳功能。

1. 選擇串口引腳： STM32L4的USART/UART接口的TX（傳輸）和RX（接收）引腳通常是復(fù)用功能。通過配置GPIO寄存器，可以將引腳設(shè)置為USART功能。

2. 設(shè)置電平驅(qū)動(dòng)模式： 在配置引腳時(shí)，可以選擇輸出驅(qū)動(dòng)模式，例如推挽輸出（Push-pull）或開漏輸出（Open-drain）。大多數(shù)情況下，推挽輸出適用于TTL電平通信。

3. 配置上拉/下拉電阻： 根據(jù)外部電路的要求，可以配置GPIO引腳的上拉或下拉電阻，以確保在沒有外部信號(hào)時(shí)引腳的電平處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 配置USART/UART功能

STM32L4系列微控制器的USART/UART模塊提供了豐富的配置選項(xiàng)，通過配置USART的相關(guān)寄存器，可以選擇通信模式、數(shù)據(jù)位數(shù)、校驗(yàn)位、停止位等參數(shù)。下面是一些常見的配置選項(xiàng)：

1. 波特率（Baud Rate）： 波特率是串口通信的速率，通常使用波特率寄存器（USART_BRR）來設(shè)置。STM32L4支持寬范圍的波特率設(shè)置。

2. 數(shù)據(jù)位（Data Bits）： 數(shù)據(jù)位數(shù)可以設(shè)置為8位或9位，常見的是8位數(shù)據(jù)位。

3. 校驗(yàn)位（Parity）： STM32L4支持偶校驗(yàn)、奇校驗(yàn)或無校驗(yàn)。校驗(yàn)位主要用于檢測(cè)傳輸過程中的錯(cuò)誤。

4. 停止位（Stop Bits）： 停止位決定了數(shù)據(jù)幀的結(jié)束標(biāo)志，可以設(shè)置為1位或2位停止位。

5. 流控（Flow Control）： STM32L4支持硬件流控（RTS/CTS）和軟件流控（XON/XOFF）。流控用于在高速通信中避免數(shù)據(jù)丟失。

3.3 電平轉(zhuǎn)換

如前所述，STM32L4的串口電平是TTL電平，因此在與RS232或RS485等其他電平標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備連接時(shí)，通常需要使用電平轉(zhuǎn)換器。常見的電平轉(zhuǎn)換器包括：

• MAX232： 用于將RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)與外設(shè)的串口通信。

• SN75176： 用于將RS485電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，支持差分信號(hào)傳輸，適用于工業(yè)控制等場(chǎng)景。

在實(shí)際應(yīng)用中，選擇合適的電平轉(zhuǎn)換器可以確保STM32L4與外部設(shè)備之間的通信穩(wěn)定且可靠。

4. 總結(jié)

STM32L4系列微控制器的串口通信電平主要包括TTL、RS232和RS485等標(biāo)準(zhǔn)。在與外部設(shè)備進(jìn)行串口通信時(shí)，需要根據(jù)設(shè)備的電平標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的電平轉(zhuǎn)換方式。通過正確配置STM32L4的串口引腳和相關(guān)寄存器，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的串口通信。

串口電平的正確理解和配置對(duì)于保證通信的可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。通過本文的介紹，相信您已經(jīng)對(duì)STM32L4串口電平的工作原理、配置方法以及電平轉(zhuǎn)換方式有了更深入的了解。