STM32 HAL库学习 （2） USART实验

使用STM32F407

串口：PA9、PA10（利用CH340G驱动）

一、 stm32f4xx_hal_uart.c 函数说明

1. HAL_UART_Init 函数
   
   要使用一个外设首先要对它进行初始化，所以先看串口的初始化函数，其声明如下：
   
       HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef *huart);
   
   函数描述：
   
   用于初始化异步模式的收发器。

函数形参：

形参 1 是串口的句柄，UART_HandleTypeDef 结构体类型，其定义如下：



1）Instance：指向 UART 寄存器基地址。实际上这个基地址 HAL 库已经定义好了，可以选择范围：USART1~ USART3、USART6、UART4、UART5。

2）Init：UART 初始化结构体，用于配置通讯参数，如波特率、数据位数、停止位等等。下面我们再详细讲解这个结构体。

3）AdvancedInit：用于配置高级功能，如自动波特率，MSB 先行等。

4）pTxBuffPtr，TxXferSize，TxXferCount：分别是指向发送数据缓冲区的指针，发送数据的大小，发送数据的个数。

5）pRxBuffPtr，RxXferSize，RxXferCount：分别是指向接收数据缓冲区的指针，接受数据的大小，接收数据的个数。

6）Mask：UART 数据接收寄存器的掩码，用于存放数据的校验位。

7）hdmatx，hdmarx：配置串口发送接收数据的 DMA 具体参数。

8）Lock：对资源操作增加操作锁保护，可选 HAL_UNLOCKED 或者 HAL_LOCKED 两个参数。如果 gState 的值等于 HAL_UART_STATE_RESET，则认为串口未被初始化，此时，分配锁资源，并且调用 HAL_UART_MspInit 函数来对串口的 GPIO 和时钟进行初始化。

9）gState，RxState：分别是 UART 的发送状态、工作状态的结构体和 UART 接受状态的结构

体。HAL_UART_StateTypeDef 是一个枚举类型，列出串口在工作过程中的状态值，有些值只

适用于 gState，如 HAL_UART_STATE_BUSY。

10）ErrorCode：串口错误操作信息。主要用于存放串口操作的错误信息。

UART_InitTypedef:



1）BaudRate：波特率设置。一般设置为 2400、9600、19200、115200。

2）WordLength：数据帧字长，可选 8 位或 9 位。这里我们设置为 8 位字长数据格式。

3）StopBits：停止位设置，可选 0.5 个、1 个、1.5 个和 2 个停止位，一般我们选择 1 个停止位。

4）Parity：奇偶校验控制选择，我们设定为无奇偶校验位。

5）Mode：UART 模式选择，可以设置为只收模式，只发模式，或者收发模式。这里我们设置为全双工收发模式。

6）HwFlowCtl：硬件流控制选择，我们设置为无硬件流控制。

7）OverSampling：过采样选择，选择 8 倍过采样或者 16 过采样，一般选择 16 过采样。

    函数返回值：

    HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值，有 4 个，分别是 HAL_OK 表示成功，HAL_ERROR 表示错误，HAL_BUSY 表示忙碌，HAL_TIMEOUT 超时。后续遇到该结构体也是一样的。

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1. HAL_UART_Receive_IT 函数
   
   HAL_UART_Receive_IT 函数是开启串口接收中断函数。其声明如下：
   
   
   
   函数描述：
   
   用于开启以中断的方式接收指定字节。数据接收在中断处理函数里面实现。
   
   函数形参：
   
   形参 1 是 UART_HandleTypeDef 结构体指针类型的串口句柄。
   
   形参 2 是要接收的数据地址。
   
   形参 3 是要接收的数据大小，以字节为单位。
   
   函数返回值：
   
   HAL_StatusTypeDef 枚举类型的值。

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1. HAL_UART_IRQHandler 函数
   
   HAL_UART_IRQHandler 函数是 HAL 库中断处理公共函数。其声明如下：
   
   
   
   函数描述：
   
   该函数是 HAL 库中断处理公共函数，在串口中断服务函数中被调用。
   
   函数形参：
   
   形参 1 是 UART_HandleTypeDef 结构体指针类型的串口句柄。
   
   函数返回值：
   
   无
   
   注意事项：
   
   该函数是 HAL 库已经定义好，用户一般不能随意修改。如果用户要在中断中实现自己的逻辑代码，可以直接在函数 HAL_UART_IRQHandler 的前面或者后面添加新代码，也可以直接在HAL_UART_IRQHandler 调用的各种回调函数里面执行，这些回调都是弱定义的，方便用户直接在其它文件里面重定义。串口回调函数主要有下面几个：
   
   
   
   本实验我们用到的是接收回调函数 HAL_UART_RxCpltCallback，就是在接收回调函数里面编写我们的接收逻辑代码，具体请参考实验源码。

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二、串口通信配置步骤

1. 串口参数初始化（波特率、字长、奇偶校验等），并使能串口。
   
   HAL 库通过调用串口初始化函数 HAL_UART_Init 完成对串口参数初始化，详见例程源码。
   
   注意：该函数会调用：HAL_UART_MspInit 函数来完成对串口底层的初始化，包括：串口
   
   及 GPIO 时钟使能、GPIO 模式设置、中断设置等。
   
   2）使能串口和 GPIO 口时钟
   
   本实验用到 USART1 串口，使用 PA9 和 PA10 作为串口的 TX 和 RX 脚，因此需要先使能USART1 和 GPIOA 时钟。参考代码如下：
   
   
   
   3）GPIO 模式设置（速度、上下拉、复用功能等）
   
       GPIO 模式设置通过调用 HAL_GPIO_Init 函数实现，详见本例程源码。
   
   4）开启串口相关中断，配置串口中断优先级
   
       本实验我们使用串口中断来接收数据。我们使用 HAL_UART_Receive_IT 函数开启串口中断接收，并设置接收 buffer 及其长度。通过 HAL_NVIC_EnableIRQ 函数使能串口中断，通过HAL_NVIC_SetPriority 函数设置中断优先级。
   
   5）编写中断服务函数
   
       串口 1 中断服务函数为：USART1_IRQHandler，当发生中断的时候，程序就会执行中断服务函数。HAL 库为了使用方便，提供了一个串口中断通用处理函数 HAL_UART_IRQHandler，该函数在串口接收完数据后，又会调用回调函数 HAL_UART_RxCpltCallback，用于给用户处理串口接收到的数据。
   
       因此我们需要在 HAL_UART_RxCpltCallback 函数实现数据接收处理，详见本例程源码。
   
   6）串口数据接收和发送
   
       最后我们可以通过读写 USART_DR 寄存器，完成串口数据的接收和发送，HAL 库也给我们提供了：HAL_UART_Receive 和 HAL_UART_Transmit 两个函数用于串口数据的接收和发送。大家可以根据实际情况选择使用那种方式来收发串口数据。

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三、STM32CubeMX配置USART1



    Disable：不进行配置

    Asynchronous：异步。对于USART来说大家几乎都用的异步通信。

    Synchronous：同步

    Single Wire（Half-Duplex）：单线（半双工）模式

    Multiprocessor Communication：多处理器通信

    IrDA：Infrared Data Association，即IrDA协议栈，红外通信

    LIN：LIN总线是目前常见的一种A类网络协议。LIN的全称为Local Interconnect Network。LIN主要功能是为CAN总线网络提供辅助功能。局域互联网模式

    SmartCard：IC卡/智能卡模式

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Hardware Flow Control （RS232）：)是串口工作在异步模式下的选项，配置是否需要硬流控RTS 、CTS ；

    Disable：不进行配置

    CTS Only：（Clear ToSend，发送允许）为输入信号，用于判断是否可以向对方发送数据，低电平有效，低电平说明本设备可以向对方发送数据。

    RTS Only：（Require ToSend，发送请求）为输出信号，用于指示本设备准备好可接收数据，低电平有效，低电平说明本设备可以接收数据。

    CTS/RTS：假如串口1和串口2相互通信，都开了硬流控，那么就是串口1的RTS接串口2的CTS，串口1的CTS接串口2的RTS。

    Word Length : 数据位

    Parity ：校验位

    Data Direction :数据方向

    Over Sampling:过样率