前言：

今天我們學習STM32CubeMX串口的操作，以及HAL庫串口的配置，我們會詳細的講解各個模塊的使用和具體功能，並且基於HAL庫實現Printf函數功能重定向，UART中斷接收，本系列教程將HAL庫與STM32CubeMX結合在一起講解，使您可以更快速的學會各個模塊的使用

所用工具：

1、芯片： STM32F407ZET6

2、STM32CubeMx軟件

3、IDE： MDK-Keil軟件

4、STM32F1xx/STM32F4xxHAL庫

5、串口：使用USART1 PA9,PA10

知識概括：

通過本篇博客您將學到：

STM32CubeMX創建串口例程

HAL庫UATR函數庫

重定義printf函數

HAL庫，UART中斷接收

HAL庫UATR接收與發送例程

工程創建

1設置RCC

設置高速外部時鐘HSE 選擇外部時鐘源

2設置串口

1點擊USATR1
2設置MODE爲異步通信(Asynchronous)
3基礎參數：波特率爲115200 Bits/s。傳輸數據長度爲8 Bit。奇偶檢驗無，停止位1 接收和發送都使能
4GPIO引腳設置 USART1_RX/USART_TX
5 NVIC Settings 一欄使能接收中斷

3設置時鐘

我的是外部晶振爲8MHz

1選擇外部時鐘HSE 8MHz
2PLL鎖相環倍頻72倍
3系統時鐘來源選擇爲PLL
4設置APB1分頻器爲 /2

32的時鐘樹框圖 如果不懂的話請看《【STM32】系統時鐘RCC詳解(超詳細，超全面)》

4項目文件設置

1 設置項目名稱
2 設置存儲路徑
3 選擇所用IDE

5創建工程文件

然後點擊GENERATE CODE 創建工程

配置下載工具

新建的工程所有配置都是默認的我們需要自行選擇下載模式，勾選上下載後復位運行

HAL庫UART函數庫介紹

UART結構體定義

UART_HandleTypeDef huart1;

UART的名稱定義，這個結構體中存放了UART所有用到的功能，後面的別名就是我們所用的uart串口的別名，默認爲huart1

可以自行修改

1、串口發送/接收函數

HAL_UART_Transmit();串口發送數據，使用超時管理機制
HAL_UART_Receive();串口接收數據，使用超時管理機制
HAL_UART_Transmit_IT();串口中斷模式發送
HAL_UART_Receive_IT();串口中斷模式接收
HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式發送
HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式接收

這幾個函數的參數基本都是一樣的，我們挑兩個講解一下

串口發送數據：

HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

功能：串口發送指定長度的數據。如果超時沒發送完成，則不再發送，返回超時標誌（HAL_TIMEOUT）。

參數：

UART_HandleTypeDef *huart UATR的別名 如 : UART_HandleTypeDef huart1; 別名就是huart1
*pData 需要發送的數據
Size 發送的字節數
Timeout 最大發送時間，發送數據超過該時間退出發送

舉例：   HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)ZZX, 3, 0xffff);   //串口發送三個字節數據，最大傳輸時間0xffff

中斷接收數據：

HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

功能：串口中斷接收，以中斷方式接收指定長度數據。
大致過程是，設置數據存放位置，接收數據長度，然後使能串口接收中斷。接收到數據時，會觸發串口中斷。
再然後，串口中斷函數處理，直到接收到指定長度數據，而後關閉中斷，進入中斷接收回調函數，不再觸發接收中斷。(只觸發一次中斷)

參數：

UART_HandleTypeDef *huart UATR的別名 如 : UART_HandleTypeDef huart1; 別名就是huart1
*pData 接收到的數據存放地址
Size 接收的字節數

舉例：    HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)&value,1);   //中斷接收一個字符，存儲到value中

2、串口中斷函數

HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart); //串口中斷處理函數
HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart); //串口發送中斷回調函數
HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart); //串口發送一半中斷回調函數（用的較少）
HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart); //串口接收中斷回調函數
HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);//串口接收一半回調函數（用的較少）
HAL_UART_ErrorCallback();串口接收錯誤函數

串口接收中斷回調函數：

HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

功能：HAL庫的中斷進行完之後，並不會直接退出，而是會進入中斷回調函數中，用戶可以在其中設置代碼，

串口中斷接收完成之後，會進入該函數，該函數爲空函數，用戶需自行修改，

參數：

UART_HandleTypeDef *huart UATR的別名 如 : UART_HandleTypeDef huart1; 別名就是huart1

舉例：   HAL_UART_RxCpltCallback(&huart1){           //用戶設定的代碼               }

串口中斷處理函數

HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);

功能：對接收到的數據進行判斷和處理 判斷是發送中斷還是接收中斷，然後進行數據的發送和接收，在中斷服務函數中使用

如果接收數據，則會進行接收中斷處理函數

 /* UART in mode Receiver ---------------------------------------------------*/
  if((tmp_flag != RESET) && (tmp_it_source != RESET))
  { 
    UART_Receive_IT(huart);
  }

如果發送數據，則會進行發送中斷處理函數

  /* UART in mode Transmitter ------------------------------------------------*/
  if (((isrflags & USART_SR_TXE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TXEIE) != RESET))
  {
    UART_Transmit_IT(huart);
    return;
  }

3串口查詢函數

HAL_UART_GetState(); 判斷UART的接收是否結束，或者發送數據是否忙碌

舉例：

while(HAL_UART_GetState(&huart4) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX)   //檢測UART發送結束

USATR接收與發送

重新定義printf函數

在 stm32f4xx_hal.h 中包含#include <stdio.h>

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include <stdio.h>

在 stm32f4xx_hal.c 中重寫fget和fput函數

/**
  * 函數功能: 重定向c庫函數printf到DEBUG_USARTx
  * 輸入參數: 無
  * 返 回 值: 無
  * 說    明：無
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}

/**
  * 函數功能: 重定向c庫函數getchar,scanf到DEBUG_USARTx
  * 輸入參數: 無
  * 返 回 值: 無
  * 說    明：無
  */
int fgetc(FILE *f)
{
  uint8_t ch = 0;
  HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}

在main.c中添加

 #define RXBUFFERSIZE  256
char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];


  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
			printf("Z小旋測試\n");
			HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

之後便可以使用Printf函數

UART接收中斷

因爲中斷接收函數只能觸發一次接收中斷，所以我們需要在中斷回調函數中再調用一次中斷接收函數

具體流程：

1、初始化串口

2、在main中第一次調用接收中斷函數

3、進入接收中斷，接收完數據進入中斷回調函數

4、修改HAL_UART_RxCpltCallback中斷回調函數，處理接收的數據，

5 回調函數中要調用一次HAL_UART_Receive_IT函數，使得程序可以重新觸發接收中斷

函數流程圖：

HAL_UART_Receive_IT(中斷接收函數) -> USART2_IRQHandler(void)(中斷服務函數) -> HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)(中斷處理函數) -> UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart) (接收函數) -> HAL_UART_RxCpltCallback(huart);(中斷回調函數)

HAL_UART_RxCpltCallback函數就是用戶要重寫在main.c裏的回調函數。

代碼實現：

並在main.c中添加下列定義：

#include <string.h>

#define RXBUFFERSIZE  256     //最大接收字節數
char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];   //接收數據
uint8_t aRxBuffer;			//接收中斷緩衝
uint8_t Uart1_Rx_Cnt = 0;		//接收緩衝計數

在main()主函數中，調用一次接收中斷函數

/* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);
/* USER CODE END 2 */

在while循環中添加：

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
		HAL_Delay(1000);
		HAL_UART_RxCpltCallback(&huart1);
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }

在main.c下方添加中斷回調函數

/* USER CODE BEGIN 4 */

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(huart);
  /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
           the HAL_UART_TxCpltCallback could be implemented in the user file
   */
 
	if(Uart1_Rx_Cnt >= 255)  //溢出判斷
	{
		Uart1_Rx_Cnt = 0;
		memset(Uart1_RxBuff,0x00,sizeof(Uart1_RxBuff));
		HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"數據溢出", Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); 	
        
	}
	else
	{
		Uart1_RxBuff[Uart1_Rx_Cnt++] = aRxBuffer;   //接收數據轉存
	
		if((Uart1_RxBuff[Uart1_Rx_Cnt-1] == 0x0A)&&(Uart1_RxBuff[Uart1_Rx_Cnt-2] == 0x0D)) //判斷結束位
		{
			HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&Uart1_RxBuff, Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); //將收到的信息發送出去
                        while(HAL_UART_GetState(&huart4) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX)   //檢測UART發送結束
			Uart1_Rx_Cnt = 0;
			memset(Uart1_RxBuff,0x00,sizeof(Uart1_RxBuff)); //清空數組
		}
	}
	
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);   //再開啓接收中斷
}
/* USER CODE END 4 */

發送數據被正常返回

【STM32】HAL庫 STM32CubeMX教程四---UART串口通信詳解

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