基於STM32之UART串口通信協議（二）發送

一、前言

1、簡介

　　在上一篇UART詳解中，已經有了關於UART的詳細介紹了，也有關於如何使用STM32CubeMX來配置UART的操作了，而在該篇博客，主要會講解一下如何實現UART串口的發送功能。

2、UART簡介

　　嵌入式開發中，UART串口通信協議是我們常用的通信協議之一，全稱叫做通用異步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）。

3、準備工作

　　在UART詳解中已經有了詳細的說明，在這裏就不說明了。

注：

　　建議每次編寫好一個相關功能且測試功能成功使用後，保存並壓縮成一份Demo例程，方便日後有需要的時候可以直接使用。

　　例如：

 

二、CubeMx配置及函數說明

說明：

　　這篇用到的配置跟UART詳解裏的配置都相同，可以按照UART詳解來配置好時鐘、UART即可。

　　所以在進行下一步之前，先確保已經按照UART詳解的配置步驟配置好了，然後再進行後面的操作。

1、CubeMx配置

　　按照上一篇UART詳解來配置

2、函數說明

1）CubeMX生成的UART初始化（在usart.c中）

UART_HandleTypeDef huart1;

/* USART1 init function */

void MX_USART1_UART_Init(void)
{

  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

}

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(uartHandle->Instance==USART1)
  {
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */

  /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */
    /* USART1 clock enable */
    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
  
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    /**USART1 GPIO Configuration    
    PA9     ------> USART1_TX
    PA10     ------> USART1_RX 
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */

  /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */
  }
}

void HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{

  if(uartHandle->Instance==USART1)
  {
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 0 */

  /* USER CODE END USART1_MspDeInit 0 */
    /* Peripheral clock disable */
    __HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE();
  
    /**USART1 GPIO Configuration    
    PA9     ------> USART1_TX
    PA10     ------> USART1_RX 
    */
    HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);

  /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 1 */

  /* USER CODE END USART1_MspDeInit 1 */
  }
} 

USART init

2）HAL庫函數HAL_UART_Transmit（在stm32f4xx_hal_uart.c中）

說明：

　　該函數能夠通過huart串口發送Size位pData數據。

參數說明：

• huart    ：選擇用來發送的UART串口

• pData   ：指向將要發送的數據的指針

• Size      ：發送數據的大小

• Timeout：超時時間

/**
  * @brief  Sends an amount of data in blocking mode.
  * @param  huart  Pointer to a UART_HandleTypeDef structure that contains
  *                the configuration information for the specified UART module.
  * @param  pData Pointer to data buffer
  * @param  Size Amount of data to be sent
  * @param  Timeout Timeout duration
  * @retval HAL status
  */
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
{
  uint16_t *tmp;
  uint32_t tickstart = 0U;

  /* Check that a Tx process is not already ongoing */
  if (huart->gState == HAL_UART_STATE_READY)
  {
    if ((pData == NULL) || (Size == 0U))
    {
      return  HAL_ERROR;
    }

    /* Process Locked */
    __HAL_LOCK(huart);

    huart->ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE;
    huart->gState = HAL_UART_STATE_BUSY_TX;

    /* Init tickstart for timeout managment */
    tickstart = HAL_GetTick();

    huart->TxXferSize = Size;
    huart->TxXferCount = Size;
    while (huart->TxXferCount > 0U)
    {
      huart->TxXferCount--;
      if (huart->Init.WordLength == UART_WORDLENGTH_9B)
      {
        if (UART_WaitOnFlagUntilTimeout(huart, UART_FLAG_TXE, RESET, tickstart, Timeout) != HAL_OK)
        {
          return HAL_TIMEOUT;
        }
        tmp = (uint16_t *) pData;
        huart->Instance->DR = (*tmp & (uint16_t)0x01FF);
        if (huart->Init.Parity == UART_PARITY_NONE)
        {
          pData += 2U;
        }
        else
        {
          pData += 1U;
        }
      }
      else
      {
        if (UART_WaitOnFlagUntilTimeout(huart, UART_FLAG_TXE, RESET, tickstart, Timeout) != HAL_OK)
        {
          return HAL_TIMEOUT;
        }
        huart->Instance->DR = (*pData++ & (uint8_t)0xFF);
      }
    }

    if (UART_WaitOnFlagUntilTimeout(huart, UART_FLAG_TC, RESET, tickstart, Timeout) != HAL_OK)
    {
      return HAL_TIMEOUT;
    }

    /* At end of Tx process, restore huart->gState to Ready */
    huart->gState = HAL_UART_STATE_READY;

    /* Process Unlocked */
    __HAL_UNLOCK(huart);

    return HAL_OK;
  }
  else
  {
    return HAL_BUSY;
  }
}

HAL_UART_Transmit

 

三、代碼部分：實現UART發送

1、直接發送

1）在main主函數中定義一個數組

/* USER CODE BEGIN 1 */
unsigned char uTx_Data[5] = {0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45};    //數組內十六進制代表“ABCDE”
/* USER CODE END 1 */

2）在main主函數中的while循環中調用HAL庫UART發送函數

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
        /* UART發送 */
      HAL_UART_Transmit(&huart1, uTx_Data, sizeof(uTx_Data), 0xffff);
        /* 延遲1s */
        HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

整個main函數如下：

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
    unsigned char uTx_Data[5] = {0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45};    //數組內十六進制代表“ABCDE”
  /* 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 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
        /* UART發送 */
      HAL_UART_Transmit(&huart1, uTx_Data, sizeof(uTx_Data), 0xffff);
        /* 延遲1s */
        HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

3）編譯、下載燒寫

4）實現效果（在PC端串口助手中顯示發送成功）

2、字符串發送

說明：

　　前面的發送方式，不僅要傳入句柄參數，還有數組、長度、超時時間參數。

　　爲了簡便發送，我們可以專門寫一個字符串發送函數，可以直接傳入一個數組即可發送，可以更簡便地實現字符串發送。

　　優點是，發送數據更簡便，能夠一次性發送很長的數據數組。

　　但缺點就是不能控制發送的長度，會將整個數據數組發出。

1）在Uart.c中添加vUser_UART_SendString函數

/* USER CODE BEGIN 1 */
void vUser_UART_SendString(UART_HandleTypeDef* uartHandle, unsigned char * uData)
{
    /* -1- 判斷數據是否發送完畢 */
    while(*uData)        //若爲空即發送完畢，若不爲空則還有數據
    {
        /* -2- 發送1Byte */
        HAL_UART_Transmit(uartHandle, uData, 1, 0xffff);
        /* -3- 移至下1Byte */
        uData++;
    }
}
/* USER CODE END 1 */

2）在Uart.h中聲明一下vUser_UART_SendString函數（聲明後就可以在別的地方調用該函數）

/* USER CODE BEGIN Prototypes */
extern void vUser_UART_SendString(UART_HandleTypeDef* uartHandle, unsigned char * uData);
/* USER CODE END Prototypes */

3）在main主函數中定義一個數組

/* USER CODE BEGIN 1 */
unsigned char uTx_Data[] = "\r\n Hallo World！ 你好，世界！";
/* USER CODE END 1 */

4）在main主函數的while循環中調用字符串發送函數

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
        /* 字符串發送 */
      vUser_UART_SendString(&huart1, uTx_Data);
        /* 延遲1s */
        HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

整個main函數如下：

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
    unsigned char uTx_Data[] = "\r\n Hallo World！ 你好，世界！";
  /* 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 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
        /* UART發送 */
      vUser_UART_SendString(&huart1, uTx_Data);
        /* 延遲1s */
        HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

5）編譯、下載燒寫

6）實現效果（在PC端串口助手顯示發送成功）

3、printf發送

說明：

　　這種發送方式就是相當於編寫c語言的時候，在小黑框中打印自己想要打印的東西，我們也可以在串口助手上實現一樣的功能。

　　由於篇幅長度有限，可能需要後續有空再補上這一發送方式，在這裏先不講解了。

 

四、結尾

1、總結

　　這篇博客主要是以上一篇UART詳解爲基礎，來實現使用UART來實現發送功能，在這裏簡單講解了兩種發送方式，而在後續如果有機會還會補上第三種printf發送方式的。

　　如果大家還不清楚UART串口通信協議的，可以閱讀一下上一篇UART詳解。若還有對於此篇博客不懂之處，可在下方留言評論，我會盡快回復。

2、回顧

1）UART詳解

3、後續

1）UART接收

2）待補充

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感謝閱讀～

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