在STM32上使用GPIO模拟串口通信（软件UART）需要精确控制时序。以下是实现步骤：

1. 硬件连接

• 选择两个GPIO引脚分别作为：
  • TX：模拟串口发送端（推挽输出模式）
  • RX：模拟串口接收端（浮空输入模式）

2. 核心参数

• 波特率：如9600bps（每位宽 T = 1/波特率 ≈ 104µs）
• 数据格式：常用 8N1（8位数据、无校验、1停止位）

3. 发送函数实现

// 定义TX引脚（例如PA9）
#define TX_PIN  GPIO_Pin_9
#define TX_PORT GPIOA

void SoftUART_SendByte(uint8_t data) {
    // 1. 发送起始位（低电平）
    GPIO_ResetBits(TX_PORT, TX_PIN);
    Delay_us(104);  // 波特率延时（需精确）

    // 2. 发送8位数据（从低位开始）
    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
        if (data & 0x01) GPIO_SetBits(TX_PORT, TX_PIN);   // 1
        else GPIO_ResetBits(TX_PORT, TX_PIN);             // 0
        data >>= 1;
        Delay_us(104);
    }

    // 3. 发送停止位（高电平）
    GPIO_SetBits(TX_PORT, TX_PIN);
    Delay_us(104);
}

4. 接收函数实现（轮询方式）

#define RX_PIN  GPIO_Pin_10
#define RX_PORT GPIOA

uint8_t SoftUART_ReceiveByte() {
    uint8_t data = 0;

    // 1. 等待起始位（下降沿）
    while (GPIO_ReadInputDataBit(RX_PORT, RX_PIN) == SET);

    // 2. 延时到数据位中点（提高稳定性）
    Delay_us(104 / 2 + 104);  // 跳过起始位，停在第1位中点

    // 3. 读取8位数据
    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
        data >>= 1;
        if (GPIO_ReadInputDataBit(RX_PORT, RX_PIN) == SET) 
            data |= 0x80;  // 捕获高位
        Delay_us(104);
    }

    // 4. 跳过停止位
    Delay_us(104);
    return data;
}

5. 关键细节

1. 精确延时：

   • 使用定时器或系统滴答定时器（SysTick）实现微秒级延时。
   • 示例延时函数：

     void Delay_us(uint32_t us) {
      uint32_t ticks = us * (SystemCoreClock / 1000000);
      uint32_t start = DWT->CYCCNT;
      while ((DWT->CYCCNT - start) < ticks);
     }

     （需先启用DWT计数器）

2. 中断接收（进阶）：

   • 用外部中断检测起始位下降沿。
   • 启动定时器在数据中点采样。

3. 稳定性优化：

   • 波特率误差控制在±3%以内。
   • 在数据位中点采样（抗噪声）。
   • 超时处理避免死等。

4. 配置GPIO：

   void SoftUART_Init(void) {
      // 启用时钟
      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
   
      // 配置TX为推挽输出
      GPIO_InitTypeDef gpio;
      gpio.GPIO_Pin = TX_PIN;
      gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
      gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      GPIO_Init(TX_PORT, &gpio);
   
      // 配置RX为浮空输入
      gpio.GPIO_Pin = RX_PIN;
      gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
      GPIO_Init(RX_PORT, &gpio);
   }

6. 局限性

• 速度限制：软件模拟无法实现高速通信（通常≤115200bps）。
• CPU占用：轮询方式会阻塞主程序。
• 实时性：无硬件FIFO和DMA支持。

推荐方案

优先使用硬件UART（如USART1）：

// 硬件串口发送示例
USART_SendData(USART1, data);
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);

仅在硬件资源紧张时采用软件模拟方案。