USART外设
1. USART外设工作流程
发送数据寄存器（TDR）和接收数据寄存器（RDR）是USART外设的两个寄存器，用于存储发送和接收的数据。会视为一个寄存器，实际是两个寄存器。TDR只写，RDR只读。写操作时，数据写入TDR，读操作时，从RDR中读取数据。
两个移位寄存器，一个用于发送一个用于接收。它的作用是把一个字节的数据一位一位地移出去。
在某时刻，若给TDR写入了0x55这个数据，在寄存器里就是二进制存储。此时会检查：当前移位寄存器有没有数据正在移位，如果没有，二进制数据就会立刻全部移动到发送移位寄存器，准备发送。当数据从TDR移动到移位寄存器时，会置一个标志位，叫TXE(TX Empty)，发送寄存器空，检查该标志位，如果置1了，就可以在TDR写入下一个数据了。此时数据其实还没有发送出去，只要数据从TDR转移到发送移位寄存器了，TXE就会置1，就可以写入新的数据，然后发送移位寄存器就会在发生器的控制的驱动下，向右移位，然后一位一位地把数据传输到TX引脚；这里是向右移位，所以正好和串口协议规定的低位先行是一致的。当数据移位完成后，新的数据就会再次自动地从TDR转移到发送移位寄存器里来，如果当前移位还没有完成，TDR的数据就会进行等待，一旦完成，就会立刻转移过来。有了TDR和移位寄存器的双重缓存，可以保证连续发送数据的时候，数据帧之间不会有空闲，提高效率。
移位完成后，数据就会转移到数据寄存器RDR里。然后可以直接移位接收下一帧数据了。
转移过程中，也会置一个标志位，叫RXNE(RX Not Empty)，接收寄存器非空，检查该标志位，如果置1了，就可以从RDR读取数据了。此时数据其实还没有接收到，只要数据从移位寄存器转移到RDR了，RXNE就会置1，就可以读取新的数据了.
2. 发送器控制
发送器就是用来控制发送移位寄存器的工作。
硬件数据流控（流控，硬件流控制）主要解决发送设备频率太高，接收设备来不及处理，造成数据丢失、覆盖的问题。流控有2个引脚，一个是nRTS，一个nCTS。nRTS(Request to Send)是请求发送，是输出脚。nCTS(Clear to Send)是清除发送，是输入脚。"n"意思是低电平有效。
找到另一个支持流控的串口，其TX接收到RX，RTS输出一个能不能接收的反馈信号，接到对方的CTS，当我能接收的时候，RTS就置低电平，请求对方发送，对方的CTS接收到之后，就可以一直发。当处理不过来时，比如接收数据寄存器一直没读，又有新数据过来了，就代表没有及时处理；反过来，TX给对方发送数据时，CTS就要接到对方的RTS，用于判断对方能不能接收。TX和CTS是一对的，RX和RTS是一对的。CTS和RTS也要交叉连接。
SCLK控制电路用于产生同步的时钟信号，是配合发送移位寄存器输出的，发送寄存器每移位一次，同步时钟电平就跳变一个周期，时钟告诉对方，移出了一位数据，是否需要时钟信号来指导接收。时钟只支持输出，不支持输入。它可以兼容协议，自适应波特率（测量时钟周期，计算得出波特率）。
唤醒单元的作用是实现串口挂载多设备，串口一般是点对点的通信，多设备可以在一条总线上挂载多设备。 当发送唤醒单元以指定地址时，就唤醒该设备进行工作。当没有收到指定地址时，设备保持沉默。
USART中断输出控制，中断申请位就是状态寄存器的各种标志位，状态寄存器有两个标志位比较重要，一个是TXE发送寄存器空，另一个是RXNE接收寄存器非空。是判断发送/接收状态的必要标志位。
波特率发生器其实就是分频器，APB时钟进行分配，得到发送和接收移位的时钟。时钟输入是fPCLKx(x = 1 or 2)，USART1挂载在APB2，所以就是PCLK2的时钟，一般是72M，其他的USART都挂载在APB1，所以是PCLK1的时钟，一般是36M。之后时钟进行分频，除一个USARTDIV的分频系数，USARTDIV分为了整数和小数部分（波特率用72M除一个整数，可能除不尽有误差），支持小数点后4位。分频后再除16，得到发送器时钟和接收器时钟，通向控制部分。如果TE(TX Enable)为1，就是发送器使能，发送部分的波特率就有效。如果RE(RX Enable)wei1，就是接收器使能，接收部分的波特率就有效。
3. 波特率发生器
发送器和接收器的波特率由波特率寄存器BRR里的DIV确定。
计算公式：波特率
波特率发生器就是分频器。发 生器和接收器的波特率由波特率寄存器BRR里面的DIV（分频系数）确定。
为什么除以16？
因为内部还有一个16倍波特率的采样时钟。输入时钟/DIV等于16倍的波特率。
在标准库的帮助下，需要多少波特率直接写就可以了。
4. 基本的串口初始化、收发数据的代码
我这里提供标准库和HAL库的代码。
4.1 串口初始化(查询方式)
标准库
首先我们回顾一下USART_InitTypeDef结构体。
typedef struct
{
uint32_t USART_BaudRate; // 波特率
uint16_t USART_WordLength; // 字长
uint16_t USART_StopBits; // 停止位
uint16_t USART_Parity; // 校验位
uint16_t USART_Mode; // 模式
uint16_t USART_HardwareFlowControl; // 硬件流控制
} USART_InitTypeDef;
标准库的串口初始化代码：
void usart1_init(uint32_t baudrate){
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);// 使能USART1, GPIOA的时钟
USART_DeInit(USART1); // 复位串口1
// 记住GPIO配置需要的三大参数是引脚、模式、速度
GPIO_InitSturcture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; // 串口1的发送TX，PA9，这个是原厂规定的哦！
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;// 推挽复用模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 50MHz
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // GPIO_Init()这个也是标准库提供的函数
// 接收引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; // 串口1的RX，PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空输入模式
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
USART_InitStructure.USART_BaudRate = baudrate;
USART_InitSructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 字长为8位数据格式
USART_InitStructure.StopBits = USART_StopBits_1; // 1个停止位
USART_InitStructure.Parity = USART_Parity_No; // 无校验位，就简单的收发环境，没有别的通信干扰不需要校验
USART_InitStructure.Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; // 允许接收和发送
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); // 初始化USART1
USART_Cmd(USART1,ENABLE); // 使能USART1
}
Details
4.2 串口初始化(中断方式)
多了一个中断的配置。
void usart1_init(uint32_t baudrate){
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);// 使能USART1, GPIOA的时钟
USART_DeInit(USART1); // 复位串口1
// 记住GPIO配置需要的三大参数是引脚、模式、速度
GPIO_InitSturcture.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; // 串口1的发送TX，PA9，这个是原厂规定的哦！
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;// 推挽复用模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; // 50MHz
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // GPIO_Init()这个也是标准库提供的函数
// 接收引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; // 串口1的RX，PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空输入模式
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
// 中断NVIC配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn; // USART1中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; // 抢占优先级3 数值越小，优先级越高
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; // 子优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
USART_InitStructure.USART_BaudRate = baudrate;
USART_InitSructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; // 字长为8位数据格式
USART_InitStructure.StopBits = USART_StopBits_1; // 1个停止位
USART_InitStructure.Parity = USART_Parity_No; // 无校验位，就简单的收发环境，没有别的通信干扰不需要校验
USART_InitStructure.Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; // 允许接收和发送
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}
同时，还有一个对应的中断服务函数：
void usart1_irq_handler(){
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET){
{
Receive_Byte = USART_ReceiveData(USART1);
USART_SendData(USART1, Receive_Byte);
while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) != SET)
// 当USART的移位寄存器（负责把数据一位一位发出去）发送完最后一个bit，并且数据寄存器（TDR）里也没有新数据要发送时，TC标志会被硬件自动置 1。
}
}
}