STM32F103 学习笔记-21-串口通信(第4节)-串口发送和接收代码讲解（上）
STM32F10xxx 串口数量与对应引脚说明
一、串口总数与型号适配关系
STM32F10xxx系列的串口分为同步异步串口USART（支持硬件流控、同步通信）和异步串口UART（仅基础异步收发），不同子型号/闪存容量的串口资源数量不同，核心对应关系如下：
产品系列 | 子型号/闪存容量 | 串口外设资源 | 串口总数 |
|---|---|---|---|
STM32F101（基本型） | 小/中容量（16~128KB） | USART1、USART2、USART3 | 3个 |
STM32F101（基本型） | 大容量（256~512KB） | USART1、USART2、USART3、UART4、UART5 | 5个 |
STM32F102（USB型） | 全容量 | USART1、USART2、USART3 | 3个 |
STM32F103（主流型） | 小/中容量（16~128KB） | USART1、USART2、USART3 | 3个 |
STM32F103（主流型） | 大容量（256~512KB） | USART1、USART2、USART3、UART4、UART5 | 5个 |
STM32F105/F107（互联型） | 全系列 | USART1、USART2、USART3、UART4、UART5 | 5个 |
注：你文档中重点提及的STM32F107xx属于互联型产品，标配5个串口（3个USART+2个UART）。
二、各串口详细引脚定义
以下为每个串口的核心收发引脚（TX/RX）、硬件流控/同步时钟引脚，以及STM32F1系列特有的AFIO引脚重映射配置，同时标注封装适配性。
1. USART1（APB2总线，全系列标配）
USART1是全系列型号都支持的串口，支持重映射，所有封装均引出基础收发引脚。
功能 | 默认复用（无重映射） | 重映射配置（USART1_REMAP=1） | 封装适配 |
|---|---|---|---|
TX（发送） | PA9 | PB6 | 48/64/100/144脚全支持 |
RX（接收） | PA10 | PB7 | 48/64/100/144脚全支持 |
CTS（清除发送） | PA11 | 无重映射 | 48/64/100/144脚全支持 |
RTS（请求发送） | PA12 | 无重映射 | 48/64/100/144脚全支持 |
CK（同步时钟） | PA8 | 无重映射 | 48/64/100/144脚全支持 |
2. USART2（APB1总线，全系列标配）
USART2是全系列型号都支持的串口，支持部分重映射，重映射引脚仅在大封装引出。
功能 | 默认复用（无重映射） | 部分重映射（USART2_REMAP=01） | 封装适配 |
|---|---|---|---|
TX（发送） | PA2 | PD5 | 默认引脚48脚及以上支持；重映射仅100/144脚 |
RX（接收） | PA3 | PD6 | 默认引脚48脚及以上支持；重映射仅100/144脚 |
CTS（清除发送） | PA0 | PD3 | 默认引脚48脚及以上支持；重映射仅100/144脚 |
RTS（请求发送） | PA1 | PD4 | 默认引脚48脚及以上支持；重映射仅100/144脚 |
CK（同步时钟） | PA4 | PD7 | 默认引脚48脚及以上支持；重映射仅100/144脚 |
3. USART3（APB1总线，64脚及以上封装支持）
USART3支持无重映射、部分重映射、完全重映射三种模式，小封装无对应引脚。
功能 | 默认复用（无重映射） | 部分重映射 | 完全重映射 | 封装适配 |
|---|---|---|---|---|
TX（发送） | PB10 | PC10 | PD8 | 默认引脚64脚及以上；部分/完全重映射仅100/144脚 |
RX（接收） | PB11 | PC11 | PD9 | 默认引脚64脚及以上；部分/完全重映射仅100/144脚 |
CTS（清除发送） | PB13 | PB13 | PD11 | 默认引脚64脚及以上；完全重映射仅144脚 |
RTS（请求发送） | PB14 | PB14 | PD12 | 默认引脚64脚及以上；完全重映射仅144脚 |
CK（同步时钟） | PB12 | PB12 | PD10 | 默认引脚64脚及以上；完全重映射仅144脚 |
重映射配置：USART3_REMAP[1:0]=00（无重映射）/01（部分重映射）/11（完全重映射）。
4. UART4（APB1总线，仅大容量/互联型支持）
UART4仅支持异步基础收发，无硬件流控、同步时钟功能，无引脚重映射，仅100/144脚封装引出。
功能 | 固定引脚 | 说明 |
|---|---|---|
TX（发送） | PC10 | 与USART3部分重映射TX引脚共用，不可同时使用 |
RX（接收） | PC11 | 与USART3部分重映射RX引脚共用，不可同时使用 |
5. UART5（APB1总线，仅大容量/互联型支持）
UART5仅支持异步基础收发，无硬件流控、同步时钟功能，无引脚重映射，仅100/144脚封装引出。
功能 | 固定引脚 | 说明 |
|---|---|---|
TX（发送） | PC12 | 无引脚复用冲突，独立使用 |
RX（接收） | PD2 | 无引脚复用冲突，独立使用 |
三、关键使用注意事项
引脚重映射前提：使用重映射功能时，必须开启AFIO外设时钟，配置AFIO_MAPR寄存器对应的重映射位，同时将GPIO配置为复用推挽/输入模式。
封装限制：
48脚封装：仅可使用USART1、USART2，无法使用USART3/UART4/UART5；
64脚封装：可使用USART1、USART2、USART3，无法使用UART4/UART5；
100/144脚封装：大容量/互联型型号可使用全部5个串口。
时钟配置：USART1挂载在APB2总线，最高时钟72MHz；USART2/3、UART4/5挂载在APB1总线，最高时钟36MHz，波特率配置需匹配对应总线时钟。
引脚共用冲突：UART4的TX/RX与USART3部分重映射引脚共用，同一时刻只能选择一个外设使用对应引脚。
讲解：如何理解串口发送和接收中的“串口”
在嵌入式开发中，当我们谈论“串口发送和接收”时，这里的“串口”是一个综合概念，可以从三个层面来理解：
1. 核心：一个独立的“数据流水线”
你可以把每一个串口（如USART1、UART4）想象成MCU内部一条独立的、专门负责串行通信的“流水线”。这条流水线有固定的“入口”（TX引脚，用于发送数据）和“出口”（RX引脚，用于接收数据）。当你配置并使用USART1时，你就是在启用并操作这条名为“USART1”的流水线。
2. 硬件实体：引脚、时钟与寄存器
引脚（Pin）：这是流水线连接外部的物理接口。如上文表格所示，每个串口的TX、RX引脚是固定的（或可通过重映射改变）。你必须正确地将这些引脚连接到外部设备（如USB转串口模块、传感器等）。
时钟（Clock）：流水线的工作节拍。不同的串口挂载在不同的总线（APB1/APB2）上，时钟频率不同。配置波特率时，必须基于这个时钟来计算，否则数据传输速度会出错。
控制寄存器：你是流水线的调度员，通过读写一系列寄存器来“下达指令”，例如：开启流水线、设置数据格式（波特率、数据位、停止位等）、查询流水线状态（数据是否准备好发送/接收）、以及实际读写数据。
3. 软件配置：让流水线工作起来
在代码中，“使用串口”本质上就是按照以下步骤配置和操作这条流水线：
步骤一：选对流水线——根据你的芯片型号和封装（见上文第一部分），确定你有几个可用的串口（流水线），并选择一个来使用（例如USART2）。
步骤二：接通水管——根据第二部分的引脚定义，将选定的串口TX、RX引脚配置为复用功能模式，并正确连接到外部电路。如果需要，还要配置重映射来改变引脚位置。
步骤三：设置流速和规格——通过寄存器，设置这条流水线的通信参数：波特率（水流速度）、数据位、校验位、停止位（数据包的规格）。
步骤四：启动与操作——开启串口，然后通过“发送寄存器”将数据放入流水线发送出去，或从“接收寄存器”读取从流水线送进来的数据。