[STM32F429-DISCO-HAL]4.Uart 的使用

今天来学习一下最常用的外设之一USART。

首先是硬件的连接，我们需要至少三根线，GND,TX,RX。参阅datasheet。默认的USART1_TX和USART1_RX的引脚如下图

关于HAL drivers的文档 尽量多查阅【UM1725】 User Manual Description of STM32F4xx HAL drivers和 STM32Cube_FW_F4_V1.5.0\Drivers\STM32F4xx_HAL_Driver\STM32F439xx_User_Manual.chm。

首先我们用最简单的查询方式来使用UART

1.定义好UART_HandleTypeDef结构体。因为Polling模式，只需指定UART的实例和配置参数即可。即UART_HandleTypeDef结构体前两个变量定义好。

2.配置IO口，在stm32f4xx_hal_msp.c中定义好HAL_UART_MspInit（）回调函数后，在初始化外设时，系统会自动调用它，因此我们利用这个函数来配置我们的GPIO。

///////////////////Uart.c///////////////////////
UART_HandleTypeDef UartHandle;
void init_Uart(void)
{
    UartHandle.Instance      = USART1;
    UartHandle.Init.BaudRate     = 115200;
    UartHandle.Init.WordLength   = UART_WORDLENGTH_8B;
    UartHandle.Init.StopBits     = UART_STOPBITS_1;
    UartHandle.Init.Parity       = UART_PARITY_NONE;
    UartHandle.Init.HwFlowCtl    = UART_HWCONTROL_NONE;
    UartHandle.Init.Mode         = UART_MODE_TX_RX;
    UartHandle.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    if(HAL_UART_Init(&UartHandle) != HAL_OK)
    {
        LCD_TEXT_STRINGLINE("error with USART Init");
    }

}

///////////////stm32f4xx_hal_msp.c///////////////////////
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;

  /******Enable peripherals and GPIO Clocks ***/
  /* Enable GPIO TX/RX clock */
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  /* Enable USART1 clock */
  __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

  /**** Configure peripheral GPIO *****/
  /* UART TX GPIO pin configuration  */
  GPIO_InitStruct.Pin       = GPIO_PIN_9;
  GPIO_InitStruct.Mode      = GPIO_MODE_AF_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull      = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed     = GPIO_SPEED_FAST;
  GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;

  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  /* UART RX GPIO pin configuration  */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;
  GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;

  HAL_GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStruct);
}

然后调用HAL_UART_Init(&UartHandle) 成功返回HAL_OK，我们的UART1就可以用了

对于查询方式，UART的发送接受数据我们仅使用两个函数 HAL_UART_Transmit()、 HAL_UART_Receive() 来实现就可以了

一个例子：HAL_UART_Transmit(&UartHandle, txbuf, size, 5000);这里的参数：UartHandle就是我们刚刚定义的uart实例，txbuf为字符串，size为字符串长度。5000为等待超时时间。

OK使用就这么简单。对于大部分的应用来说，都可以满足了。

使用DMA来完成传输

如果使用DMA来传输的话，我们需要做一下修改了，首先是要配置一下DMA模块，我们使用同一个DMA通道的两个流来分别做为TX、RX的传输路径。

HAL_UART_MspInit（）函数中添加如下代码

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  static DMA_HandleTypeDef hdma_tx;
  static DMA_HandleTypeDef hdma_rx;
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;

    /******Enable peripherals and GPIO Clocks ***/
    /* Enable GPIO TX/RX clock */
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    /* Enable USART1 clock */
    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
    /* Enable DMA2 Clock*/
    __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();
    /**** Configure peripheral GPIO *****/
    /* UART TX GPIO pin configuration  */
    GPIO_InitStruct.Pin       = GPIO_PIN_9;
    GPIO_InitStruct.Mode      = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull      = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed     = GPIO_SPEED_FAST;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    /* UART RX GPIO pin configuration  */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;

    HAL_GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStruct);

    ////////////////////////configure the DMA///////////////
    hdma_tx.Instance                 = DMA2_Stream7;

    hdma_tx.Init.Channel             = DMA_CHANNEL_4;
    hdma_tx.Init.Direction           = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
    hdma_tx.Init.PeriphInc           = DMA_PINC_DISABLE;
    hdma_tx.Init.MemInc              = DMA_MINC_ENABLE;
    hdma_tx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    hdma_tx.Init.MemDataAlignment    = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    hdma_tx.Init.Mode                = DMA_NORMAL;
    hdma_tx.Init.Priority            = DMA_PRIORITY_LOW;
    hdma_tx.Init.FIFOMode            = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
    hdma_tx.Init.FIFOThreshold       = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL;
    hdma_tx.Init.MemBurst            = DMA_MBURST_INC4;
    hdma_tx.Init.PeriphBurst         = DMA_PBURST_INC4;

    HAL_DMA_Init(&hdma_tx);   

    /* Associate the initialized DMA handle to the the UART handle */
    __HAL_LINKDMA(huart, hdmatx, hdma_tx);

    /* Configure the DMA handler for Transmission process */
    hdma_rx.Instance                 = DMA2_Stream5;

    hdma_rx.Init.Channel             = DMA_CHANNEL_4;
    hdma_rx.Init.Direction           = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
    hdma_rx.Init.PeriphInc           = DMA_PINC_DISABLE;
    hdma_rx.Init.MemInc              = DMA_MINC_ENABLE;
    hdma_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_BYTE;
    hdma_rx.Init.MemDataAlignment    = DMA_MDATAALIGN_BYTE;
    hdma_rx.Init.Mode                = DMA_NORMAL;
    hdma_rx.Init.Priority            = DMA_PRIORITY_HIGH;
    hdma_rx.Init.FIFOMode            = DMA_FIFOMODE_DISABLE;
    hdma_rx.Init.FIFOThreshold       = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL;
    hdma_rx.Init.MemBurst            = DMA_MBURST_INC4;
    hdma_rx.Init.PeriphBurst         = DMA_PBURST_INC4; 

    HAL_DMA_Init(&hdma_rx);

    /* Associate the initialized DMA handle to the the UART handle */
    __HAL_LINKDMA(huart, hdmarx, hdma_rx);

    /*Configure the NVIC for DMA*/
    /* NVIC configuration for DMA transfer complete interrupt (USARTx_TX) */
    HAL_NVIC_SetPriority(DMA2_Stream7_IRQn, 0, 1);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA2_Stream7_IRQn);

    /* NVIC configuration for DMA transfer complete interrupt (USARTx_RX) */
    HAL_NVIC_SetPriority(DMA2_Stream5_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA2_Stream5_IRQn);

    /* NVIC configuration for USART TC interrupt */
    HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);

}

这段代码添加了 hdma_tx,hdama_rx的数据结构来初始化分别初始化发送、接收的dma初始化，启动了dma2的时钟，连接uart1与dma，并且启动了两个DMA流和USART1的中断。

中断服务函数的文件stm32f4xx_it.c中添加相关的ISR

void DMA2_Stream5_IRQHandler(void)
{
    HAL_DMA_IRQHandler(UartHandle.hdmarx);
}

void DMA2_Stream7_IRQHandler(void)
{
  HAL_DMA_IRQHandler(UartHandle.hdmatx);
}

void USART1_IRQHandler(void)
{
  HAL_UART_IRQHandler(&UartHandle);
}

这样我们就可以直接使用

HAL_UART_Transmit_DMA、HAL_UART_Recieve_DMA函数来完成uart数据传输了。

初步的尝试结果得出，HAL让我们不必关心太多底层的细节，比较适合快速的开发。但是要想熟练的使用，我们还是要学会使用固件库以及一些寄存器的配制方法，不可巧取。