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，廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療設備等領域。在這些應用中，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。

本文將詳細介紹STM32L4的串口電平，包括串口的工作原理、串口的電平標準、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串口電平的相關知識。

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，它通過兩個數(shù)據(jù)線（TX和RX）實現(xiàn)點對點的數(shù)據(jù)傳輸。與并行通信不同，串口通信一次只傳輸一個比特的數(shù)據(jù)，因此它的傳輸速率較低，但連接簡單、成本低，且能夠?qū)崿F(xiàn)長距離的數(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，常用于標準的串行通信接口，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的簡單串口通信。

在STM32L4中，USART/UART的電平通常是與外部硬件設備（如計算機、調(diào)制解調(diào)器、傳感器等）連接時的信號電平相關。

2. STM32L4串口電平標準

串口通信的電平標準對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性至關重要。不同的設備和應用場景可能采用不同的電平標準。STM32L4微控制器的串口通信電平主要與外部設備所使用的電壓標準相關。以下是一些常見的串口電平標準：

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準。對于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電平的設備進行通信，如單片機、傳感器和一些低壓設備。

2.2 RS232電平

RS232是最常見的串口電平標準之一，廣泛應用于計算機和外設之間的通信。RS232標準的電平通常較大，適用于較長距離的通信。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，因為它的GPIO電平是TTL電平，直接連接可能會損壞微控制器。因此，在STM32L4與RS232設備之間進行通信時，通常需要一個電平轉(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是一種差分信號標準，適用于長距離、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)點是可以在一個總線上連接多個設備，因此常用于工業(yè)控制和遠程通信系統(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功能。

3.1 引腳配置

STM32L4的USART/UART接口通過GPIO引腳與外部設備進行連接。微控制器的引腳通常有多種功能，如輸入、輸出、復用等。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）引腳通常是復用功能。通過配置GPIO寄存器，可以將引腳設置為USART功能。

2. 設置電平驅(qū)動模式： 在配置引腳時，可以選擇輸出驅(qū)動模式，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時引腳的電平處于穩(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，通過配置USART的相關寄存器，可以選擇通信模式、數(shù)據(jù)位數(shù)、校驗位、停止位等參數(shù)。下面是一些常見的配置選項：

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）來設置。STM32L4支持寬范圍的波特率設置。

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

3. 校驗位（Parity）： STM32L4支持偶校驗、奇校驗或無校驗。校驗位主要用于檢測傳輸過程中的錯誤。

4. 停止位（Stop Bits）： 停止位決定了數(shù)據(jù)幀的結(jié)束標志，可以設置為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等其他電平標準設備連接時，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，廣泛應用于計算機與外設的串口通信。

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

在實際應用中，選擇合適的電平轉(zhuǎn)換器可以確保STM32L4與外部設備之間的通信穩(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等標準。在與外部設備進行串口通信時，需要根據(jù)設備的電平標準選擇合適的電平轉(zhuǎn)換方式。通過正確配置STM32L4的串口引腳和相關寄存器，可以實現(xiàn)穩(wěn)定高效的串口通信。

串口電平的正確理解和配置對于保證通信的可靠性和穩(wěn)定性至關重要。通過本文的介紹，相信您已經(jīng)對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。