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使用最新Hal库实现USART中断收发功能（STM32F4xx）

创作时间:

作者:

@小白创作中心

使用最新Hal库实现USART中断收发功能（STM32F4xx）

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/mftang/article/details/136386791

本文主要介绍STM32F4XX 通用同步异步收发器 (USART) 的相关知识，详细介绍了USART的特征，寄存器组。还介绍如何使用STM32CubeMX配置USART的相关的参数，并生成项目文件。还使用Hal库函数实现USART1的发送和接收功能，其中接收功能使用中断来实现的。

USART功能概述

通用同步异步收发器 (USART) 能够灵活地与外部设备进行全双工数据交换，满足外部设备对工业标准 NRZ 异步串行数据格式的要求。 USART 通过小数波特率发生器提供了多种波特率。它支持同步单向通信和半双工单线通信；还支持 LIN（局域互连网络）、智能卡协议与 IrDA（红外线数据协会） SIR ENDEC 规范，以及调制解调器操作 (CTS/RTS)。而且，它还支持多处理器通信。通过配置多个缓冲区使用 DMA 可实现高速数据通信。

USART 功能说明

接口通过三个引脚从外部连接到其它设备。任何 USART 双向通信均需要至少两个引脚：接收数据输入引脚 (RX) 和发送数据引脚输出 (TX)：

RX：接收数据输入引脚就是串行数据输入引脚。过采样技术可区分有效输入数据和噪声，从而用于恢复数据。
TX：发送数据输出引脚。如果关闭发送器，该输出引脚模式由其 I/O 端口配置决定。如果使能了发送器但没有待发送的数据，则 TX 引脚处于高电平。在单线和智能卡模式下，该 I/O用于发送和接收数据（ USART 电平下，随后在 SW_RX 上接收数据）。

正常 USART 模式下，通过这些引脚以帧的形式发送和接收串行数据：

发送或接收前保持空闲线路
起始位
数据（字长 8 位或 9 位），最低有效位在前
用于指示帧传输已完成的 0.5 个、 1 个、 1.5 个、 2 个停止位
该接口使用小数波特率发生器 - 带 12 位尾数和 4 位小数
状态寄存器 (USART_SR)
数据寄存器 (USART_DR)
波特率寄存器 (USART_BRR) - 12 位尾数和 4 位小数。
智能卡模式下的保护时间寄存器 (USART_GTPR)

USART的中断

发送期间：发送完成、清除以发送或发送数据寄存器为空中断。
接收期间：空闲线路检测、上溢错误、接收数据寄存器不为空、奇偶校验错误、 LIN 断路检测、噪声标志（仅限多缓冲区通信）和帧错误（仅限多缓冲区通信）。

USART 模式配置

USART的寄存器

这是一张非常完美的图，介绍整个USART的工作原理，以及各个寄存器的功能。了解这张图，就会对STM32的USART模块有一个很深刻的认识。和USART相关的寄存器的列表，具体每个寄存器表示什么意思，参考文档： STM32F40xxx、STM32F41xxx、STM32F42xxx、STM32F43xxx参考手册（中文）.pdf

使用STM32CubeMX 生成工程

配置参数

选择串口工作模式
Parameter Settings
NVIC Settings

生成工程代码

选择合适的IDE和Hal库，然后点击GENERATE CODE，生成项目文件。打开工程可以看见，和硬件相关的代码STM32CubeMX 已经生成，且这些函数已经在main()函数中初始化，所以user只需编写和应用相关的代码。

实现软件功能

软件功能介绍

实现串口发送字符串功能
实现中断接收字符串功能

认识USART Hal库

初始化函数组

这部分函数会在STM32CubeMX自动生成代码时，自动调用。

发送/接收函数组

中断和callback函数组

实现串口发送和接收功能接口

本程序使用UART0来实现串口的发送和接收功能。

发送函数

参数介绍：

huart: 串口配置参数指针
databuff：发送数据的存储buff
datalen ：发送数据的字节长度

串口配置参数指针位置：

接收函数

这部分函数在stm32f4_drv_uart.c文件中实现

接收参数采用中断方式实现，Hal库的中断程序实现和很早以前ST提供的drviver的实现方式有很大的不同，先看代码：

使用Hal库实现接收数据功能，有如下3个步骤：

step-1: 代码1819行，定义接收数据buff，具体数据长度，可根据实现项目特性确定
step-2: 代码2124行，调用HAL_UART_Receive_IT，实现数据接收，这个函数必须被连续执行，才能使中断程序不间断接收数据。
step-3: 代码26~32行，重新HAL_UART_RxCpltCallback函数，该函数在收到step-1传入的接收数据长度个数据之后，会进入该函数。其作用是，实现数据处理逻辑。

实现printf打印功能

在函数中添加如下代码：

代码介绍

222-行：使用USART1接口，传递一个数据，超时时间为1000ms

注意：

使用printf功能时，必须在头文件中包含：stdio.h

#include <stdio.h>

完整程序

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
 ******************************************************************************
 * File Name         : stm32f4_drv_uart.c
 * Description       : Code for board uart driver
 ******************************************************************************
 * @attention
 *
 * Copyright (c) mingfei.tang
 * All rights reserved.
 *
 ******************************************************************************
 */
/* USER CODE END Header */
#include "can.h"
#include "stm32f4_drv_uart.h"

static uint8 recevBuff[10];
static const  uint8 RECEV_LEN = sizeof(recevBuff);

void UART_Drv_Receive( UART_HandleTypeDef *huart)
{
    HAL_UART_Receive_IT( huart,  recevBuff, RECEV_LEN);
}

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if( huart->Instance == USART1)
    {
        printf(" %s ", recevBuff);
    }
}

void UART_Drv_SendString(UART_HandleTypeDef *huart, uint8 *databuff, uint8 datalen)
{
    HAL_UART_Transmit( huart, databuff , datalen, 1000 );
}

测试

测试代码功能介绍

使用UART_Drv_SendString发送字符串
使用printf发送字符串
使用中断函数接收程序

测试代码实现

源代码

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
  /* USER CODE END 1 */
  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();
  /* USER CODE BEGIN Init */
  /* USER CODE END Init */
  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();
  /* USER CODE BEGIN SysInit */
  /* USER CODE END SysInit */
  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  // UART RECEIVE 
  UART_Drv_SendString(&huart1, "this is a test!\r\n", sizeof("this is a test!\r\n"));
  printf("CAN bus test example: \r\n " );   //使用printf打印log 
  /* USER CODE END 2 */
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
     
     UART_Drv_Receive( &huart1 );    //触发接收中断函数
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}