串口通讯（Serial Communication）是一种设备间非常常用的串行通讯方式，因为它简单便捷，大部分电子设备都支持该通讯方式，电子工程师在调试设备时也经常使用该通讯方式输出调试信息。
- 在计算机科学里，大部分复杂的问题都可以通过分层来简化。如芯片被分为内核层和片上外设；STM32标准库则是在寄存器与用户代码之间的软件层。对于通讯协议，我们也以分层的方式来理解，最基本的是把它分为物理层和协议层。物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。简单来说物理层规定我们用嘴巴还是用肢体来交流，协议层规定我们用中文还是用英文来交流。
电平标准
根据通讯使用的电平标准不同，串口通信可分为TTL标准及RS-232标准，见如下表格：
通讯标准 | 电平标准（发送端） |
5V TTL | 逻辑1:：2.4V ~ 5V —— 逻辑0： 0 ~ 0.5V |
RS-232 | 逻辑1:：-15V ~ -3V —— 逻辑0： +3V ~ +15V |
我们常见的电子电路中常使用TTL的电平标准，如我们的计算机内部识别的就是TTL电平，理想状态下，使用5V表示二进制逻辑1，使用0V表示逻辑0，所以说计算机CPU也只能识别二进制的0和1；但TTL电平有个缺点就是它不适合远距离传输，所以为了增加串口通讯的远距离传输及抗干扰能力，我们通常会使用RS-232电平，RS-232电平使用-15V表示逻辑1，+15V表示逻辑0。
RS-232信号线
因为控制器一般使用TTL电平标准，所以在传输过程中就需要用到MAX3232芯片或者CH340芯片对TTL及RS-232电平的信号进行相互转换；可以这样理解，假设有两台计算机需要进行串口通信，在发送端，计算机内部的TTL电平需经过电平转换芯片（MAX3232或CH340）将其转换为RS-232电平后再进行传输，到了另一台计算机，则需要电平转换芯片（MAX3232或CH340）将接收到的RS-232电平转换为TTL电平，这样计算机CPU才能识别到。
RS-485电平
RS485标准是为了弥补RS232通信距离短、速率低等缺点而产生的而产生的，该接口标准只规定了电气特性，并没有规定接插件，传输电缆和 应用层通信协议。
RS485标准与RS232不一样，数据信号采用差分传输方式。通常情况下，发送发送器A、B之间的征地安排在+2+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2-6V，是另一个逻辑状态。另外有一个信号地C，在RS485器件中，一般还有一个“使能”控制信号，“使能”信号用于控制“发送发送器”与传输线的切断和连接，当使能端起作用时，发送发送器处于高阻状态，称作“第三态”，它是有别于逻辑“1”和“0”的第三种状态。
对于接收发送器，也作出 与发送发送器相对的规定，收、发端通过平衡双绞线，将A-A与B-B对应相连，当在接收端A-B之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小鱼-200mV时，输出负逻辑电平，在接收发送器的接收平衡线上，电平范围通常在200mV至6V之间
协议层
串口通讯的数据包由发送设备通过自身的TXD接口传输到接收设备的RXD接口。在串口通讯的协议层中，规定了数据包的内容，它由起始位、主体数据、校验位以及停止位组成，通讯双方的数据包格式要约定一致才能正常收发数据。
通俗理解就是，你通过一根信号线不断的给我发送高低电平，我这边需要确定哪些是我要的数据；首先你得给我的起始信号吧，告诉我你接下来要准备发送数据了，数据发送完了，检验一下发送得对不对，检验OK了，给个停止信号，告诉我你已经发送完毕了，那么这就是咱们双方约定好的协议了……
数据信号传输中的几个概念：
具体可查看《STM32F4xx中文参考手册》第22章通用同步异步收发器（USART）
1. 波特率
USART的全称是通(U)用同步(S)异(A)步收®发(T)器，每个字母都有它对应的含义；不过本次学习的是串口异步通讯，因为同步通讯是需要时钟信号来进行同步的，但我使用的串口线没有时钟信号；因此两个通讯设备之间需要约定好波特率，即每个码元的长度，以便对信号进行解码。常见的波特率为4800、9600、115200等。
2. 通讯的起始和停止信号
串口通讯的一个数据包从起始信号开始，直到停止信号结束，数据包的起始信号有一个逻辑0的数据位表示，而数据包的停止位可由0.5、1、1.5或2个逻辑1的数据位表示，只要双方约定一致即可。
3. 有效数据
在数据包的起始位之后紧接着的就是要传输的主体数据内容，也称为有效数据，有效数据的长度通常是8位。
4. 数据校验
在有效数据之后，有一个可选的数据校验位；由于数据通信相对更容易受到外部干扰导致传输数据出现偏差，可以在传输过程中加上校验位来解决这个问题。校验方法有奇校验（odd）、偶校验（even）、0校验（space）、1校验（mark）以及无校验（noparity）。
奇校验 | 要求有效数据和校验位中"1"的个数为奇数 ，比如一个8位长的有效数据为：01101001，此时总共有4个"1"，为达到奇校验效果，校验位为"1" ，最后传输的数据是将8位的有效数据加上1位的校验位总共9位 |
偶校验 | 偶校验与奇校验要求刚好相反，要求帧数据和校验位中“1”的个数为偶数 |
0校验 | 不管有效数据中的内容是什么，校验位总为“0” |
1校验 | 校验位总为“1” |
无校验 | 在无校验的情况下，数据包中不含校验位 |
