1、为什么要IO模拟串口？

• 开发STM32F103芯片的时候发现串口UART不够用了。临时更换芯片，价格贵而且要更换标准库重新开发也麻烦。

2、原理

2.1 UART 串口协议

• IO口需要遵循串口协议，下面均以8个数据位，1个停止位，无校验为例
  

2.2 发送/接收一个数据位的延时

• 计算公式：Delay_Times = 1 / 波特率 * 1000000 us
• 波特率 = 9600，则 Delay_Times = 1 / 9600 * 1000000 ≈ 104.167 us
• 波特率 = 115200，则 Delay_Times = 1 / 115200* 1000000 ≈ 8.68. us
  
  

2.3 发送原理

2.3.1 发送延时的实现方法

方法1：delay_us()

• 我用STM32默认的delay_us()也可以正常实现发送，网上有人会说延时不精准，我发现波特率≤9600时发送挺稳定的，但是>9600时，会出现发送的数据乱码。

方法2：定时器

• 为了更精准的延时，我使用定时器来做延时，波特率115200下，也可以正常发送数据，
• 所以具体用哪一种方法去实现发送延时，可以根据自己的精度需求去选择
  
  

2.3.2 发送流程

• 根据数据位的值，控制 TXD IO脚高低电平发送一字节（8个数据位），数据位值为 1 则拉高 / 0 则拉低TXD，逐个传输数据位

2.4 接收原理

2.4.1 外部中断-检测下降沿 + 定时器

• MCU通过外部中断检测 接收引脚-RXD 的下降沿，检测到下降沿即“启动位”后，打开定时器，每隔“传输1个数据位所需时间”，就会触发一次定时器中断，此时MCU根据接收引脚-RXD的高低电平来确认每个数据位的值并存储起来，直到MCU接收到停止位，关闭定时器，继续检测外部中断的下一个启动位

3 代码示例

• 文末有完整的代码示例下载地址

3.1 引脚配置 + 外部中断开启 + 定时器开启

void DIDO_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 			// IO口速度为50MHz
  
  	// （TXD）
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;			// 推挽输出
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);						// 推挽输出 ，IO口速度为50MHz
  	GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_6);                      		// 引脚拉高
	
	// （RXD）
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;			    // 上拉输入
	GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);								
  
	EXTI15_Init();							// 接收外部中断配置
	TIM4_Init(BuadRate_115200, 71);			// 接收定时器配置
	TIM8_Init(65535 - 1, 71);				// 发送定时器配置
}

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3.2 发送一个字符

/*****************  发送一个字符 *******************************/

void IO_MultiUart_SendByte(uint8_t Data)
{
  uint8_t i = 0;

  IO_TXD(0);     // 拉低，开始传输

  TIM8_delayUs(BuadRate_115200);
//  delay_us(BuadRate_9600);

  for(i = 0; i < 8; i++)
  {
    if(Data & 0x01)
        IO_TXD(1);  
    else
        IO_TXD(0);      
    
    TIM8_delayUs(BuadRate_115200);
//    delay_us(BuadRate_9600);
    Data = Data>>1;
  }
  
  IO_TXD(1);     // 拉高，结束传输
  TIM8_delayUs(BuadRate_115200);
//  delay_us(BuadRate_9600);
}

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3.3 接收定时器中断函数

void TIM4_IRQHandler(void)
{  
  if(TIM_GetFlagStatus(TIM4, TIM_FLAG_Update) != RESET)
  {
    TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_FLAG_Update);   
    RecvStat++;
    
    // 停止位
    if(RecvStat == COM_STOP_BIT)
    {
      TIM_Cmd(TIM4, DISABLE);           // 关闭定时器TIM4
      RecvBuf[RecvIndex++] = RecvData;  // 存储接收到的一个字节  
      return;
    }
    // 非停止位，高/低电平传输数据
    if(IO_RXD)
    {
      RecvData |= (1 << (RecvStat - 1));
    }else{
      RecvData &= ~(1 << (RecvStat - 1));
    }   
  }     
}

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4 总结

4.1 完整示例代码工程下载地址

• 点击下载-STM32 普通IO模拟串口UART（完整代码-已编译验证）

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