如果说 GPIO 和 PWM 是单片机的“手脚”，定时器是“脉搏”，那么 串口通信（UART） 就是单片机的“嘴巴”和“耳朵”。有了它，单片机就能把内部的运行数据（比如传感器的数值、调试信息）发送给电脑显示出来，也能接收电脑发来的指令。

1. 什么是 UART？（通俗理解）

UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，即通用异步收发传输器。

• 异步 (Asynchronous)：意思是通信双方没有共同的时钟线（不像 SPI 或 I2C 有根时钟线牵着）。
• 收发 (Receiver/Transmitter)：它有两根核心信号线：
  • TX (Transmit)：发送数据（嘴巴）。
  • RX (Receive)：接收数据（耳朵）。
• 全双工：因为有两根线，单片机可以一边说一边听，互不干扰。

2. UART 的“接头暗号”（通信参数）

既然没有时钟线同步，通信双方必须提前约定好“说话的速度”和“说话的格式”，否则就是鸡同鸭讲，显示乱码。

3. 硬件连接：必须“交叉”

这是初学者最容易犯错的地方。单片机和电脑（通过 USB-TTL 模块）连接时：

• 单片机的 TX（PA9） $\rightarrow$ USB-TTL 的 RX（我的嘴对着你的耳朵）
• 单片机的 RX（PA10） $\leftarrow$ USB-TTL 的 TX（你的嘴对着我的耳朵）
• GND $\leftrightarrow$ GND（必须共地，参考电压一致）

4. STM32CubeIDE 配置步骤

我们通常使用 USART1（它是单片机里最高速、最常用的串口）。

1. 开启串口：在 .ioc 文件左侧找到 Connectivity -> USART1。
2. 设置模式：将 Mode 设为 Asynchronous（异步）。
   • 你会发现引脚图上 PA9 (TX) 和 PA10 (RX) 变绿了。
3. 配置参数：
   • Baud Rate: 115200。
   • Word Length: 8 bits。
   • Stop Bits: 1。
4. 生成代码：按 Ctrl + S。

5. 核心代码实现

A. 发送数据（让单片机说话）

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while (1)
{
char *test = "Running...\r\n";
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)test, strlen(test), 100);
HAL_Delay(1000); // 每秒发一次

/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */
}

![[Pasted image 20251221092640.png]]

B. 接收数据（让单片机听话）

在串口通信中，让单片机接收数据（听话）通常有两种方法：

1. 轮询接收（Polling）：单片机死等电脑发消息，不来就不干别的。
2. 中断接收（Interrupt）：单片机边干活边等，电脑一发消息就立刻停下活去处理。

在实际开发中，中断接收才是最专业、最常用的，这里单独开一篇学习—>[[ZZZ-15-串口通讯中断接收]]

6. 一个进阶的小技巧：重定向 printf

如果你想像在电脑上写 C 语言一样使用 printf("数值是: %d", value);，你需要做一个“重定向”。

第一步：包含头文件 在 main.c 最顶部的 USER CODE BEGIN Includes 区域：

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/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
/* USER CODE END Includes */

第二步：重定向（告诉编译器 printf 往串口跑） 在 main.c 里的 MX_USART1_UART_Init() 函数之后，或者专门的 USER CODE BEGIN 0 区域：

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/* USER CODE BEGIN 0 */
int __io_putchar(int ch)
{
    // 核心代码：通过串口1发送一个字符
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);
    return ch;
}
/* USER CODE END 0 */

这样，你之后所有的 printf 都会自动通过串口 1 发送到电脑上。

常见避坑指南

1. 波特率不匹配：如果电脑串口助手设置的是 9600，单片机是 115200，你会看到满屏乱码。
2. 未接 GND：如果不接地线，信号没有参考平面，也会产生乱码或无法接收。
3. 阻塞问题：HAL_UART_Receive 在没收到数据前会一直卡在那（死等）。在正式项目中，我们通常会配合中断或 DMA 来接收数据。