STM32L4串口电平介绍

STM32L4系列微控制器是一款基于ARM Cortex-M4内核的高性能低功耗微控制器，广泛应用于嵌入式系统、工业控制、物联网、医疗设备等领域。在这些应用中，串口通信作为一种常见的通信方式，STM32L4系列提供了丰富的串口接口（USART/UART），支持不同的电平和通信协议。

本文将详细介绍STM32L4的串口电平，包括串口的工作原理、串口的电平标准、不同串口电平之间的转换方式，以及如何在STM32L4微控制器中配置和使用串口电平。通过这篇文章，您将深入了解STM32L4串口电平的相关知识。

1. 串口通信概述

串口通信（Serial Communication）是一种常见的数字通信方式，它通过两个数据线（TX和RX）实现点对点的数据传输。与并行通信不同，串口通信一次只传输一个比特的数据，因此它的传输速率较低，但连接简单、成本低，且能够实现长距离的数据传输。

STM32L4系列微控制器支持两种类型的串口通信协议：

• USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter）： 支持同步和异步通信，常用于标准的串行通信接口，如RS232、RS485等。

• UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）： 是USART的一种异步模式，通常用于不需要同步信号的简单串口通信。

在STM32L4中，USART/UART的电平通常是与外部硬件设备（如计算机、调制解调器、传感器等）连接时的信号电平相关。

2. STM32L4串口电平标准

串口通信的电平标准对于数据传输的正确性至关重要。不同的设备和应用场景可能采用不同的电平标准。STM32L4微控制器的串口通信电平主要与外部设备所使用的电压标准相关。以下是一些常见的串口电平标准：

2.1 TTL电平（Transistor-Transistor Logic）

TTL电平是低电压数字电路中常用的电平标准。对于STM32L4系列的USART/UART接口，其TTL电平大致如下：

• 逻辑高电平（Logic High）： 通常为3.3V或更高电压。

• 逻辑低电平（Logic Low）： 通常为0V。

在TTL电平下，0V表示低电平，3.3V表示高电平。STM32L4的GPIO引脚支持TTL电平，因此直接通过其串口接口可以与其他TTL电平的设备进行通信，如单片机、传感器和一些低压设备。

2.2 RS232电平

RS232是最常见的串口电平标准之一，广泛应用于计算机和外设之间的通信。RS232标准的电平通常较大，适用于较长距离的通信。RS232的电平大致如下：

• 逻辑高电平（Mark）： -12V到-3V之间。

• 逻辑低电平（Space）： +3V到+12V之间。

STM32L4本身并不直接支持RS232电平，因为它的GPIO电平是TTL电平，直接连接可能会损坏微控制器。因此，在STM32L4与RS232设备之间进行通信时，通常需要一个电平转换器（如MAX232芯片）来将RS232电平转换为TTL电平。

2.3 RS485电平

RS485是一种差分信号标准，适用于长距离、高噪声环境中的数据传输。RS485通过两条线路（A和B）进行通信，其中：

• A线（Non-inverted）：逻辑高电平为+2V至+7V，低电平为-7V至-2V。

• B线（Inverted）：逻辑高电平为-2V至-7V，低电平为+2V至+7V。

RS485通信的优点是可以在一个总线上连接多个设备，因此常用于工业控制和远程通信系统。STM32L4通过其USART接口支持RS485模式，但需要外部的RS485收发器芯片（如SN75176）来进行电平转换。

3. STM32L4串口电平的配置和使用

STM32L4的串口电平主要通过微控制器的GPIO引脚来配置。以下将介绍如何在STM32L4中配置串口通信的电平和相关功能。

3.1 引脚配置

STM32L4的USART/UART接口通过GPIO引脚与外部设备进行连接。微控制器的引脚通常有多种功能，如输入、输出、复用等。为确保串口通信正常工作，需要配置正确的引脚功能。

1. 选择串口引脚： STM32L4的USART/UART接口的TX（传输）和RX（接收）引脚通常是复用功能。通过配置GPIO寄存器，可以将引脚设置为USART功能。

2. 设置电平驱动模式： 在配置引脚时，可以选择输出驱动模式，例如推挽输出（Push-pull）或开漏输出（Open-drain）。大多数情况下，推挽输出适用于TTL电平通信。

3. 配置上拉/下拉电阻： 根据外部电路的要求，可以配置GPIO引脚的上拉或下拉电阻，以确保在没有外部信号时引脚的电平处于稳定状态。

3.2 配置USART/UART功能

STM32L4系列微控制器的USART/UART模块提供了丰富的配置选项，通过配置USART的相关寄存器，可以选择通信模式、数据位数、校验位、停止位等参数。下面是一些常见的配置选项：

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）来设置。STM32L4支持宽范围的波特率设置。

2. 数据位（Data Bits）： 数据位数可以设置为8位或9位，常见的是8位数据位。

3. 校验位（Parity）： STM32L4支持偶校验、奇校验或无校验。校验位主要用于检测传输过程中的错误。

4. 停止位（Stop Bits）： 停止位决定了数据帧的结束标志，可以设置为1位或2位停止位。

5. 流控（Flow Control）： STM32L4支持硬件流控（RTS/CTS）和软件流控（XON/XOFF）。流控用于在高速通信中避免数据丢失。

3.3 电平转换

如前所述，STM32L4的串口电平是TTL电平，因此在与RS232或RS485等其他电平标准设备连接时，通常需要使用电平转换器。常见的电平转换器包括：

• MAX232： 用于将RS232电平转换为TTL电平，广泛应用于计算机与外设的串口通信。

• SN75176： 用于将RS485电平转换为TTL电平，支持差分信号传输，适用于工业控制等场景。

在实际应用中，选择合适的电平转换器可以确保STM32L4与外部设备之间的通信稳定且可靠。

4. 总结

STM32L4系列微控制器的串口通信电平主要包括TTL、RS232和RS485等标准。在与外部设备进行串口通信时，需要根据设备的电平标准选择合适的电平转换方式。通过正确配置STM32L4的串口引脚和相关寄存器，可以实现稳定高效的串口通信。

串口电平的正确理解和配置对于保证通信的可靠性和稳定性至关重要。通过本文的介绍，相信您已经对STM32L4串口电平的工作原理、配置方法以及电平转换方式有了更深入的了解。