使用最新Hal庫實現USART中斷收發功能（STM32F4xx）

概述

1 認識STM32F4XX的USART

1.1 USART 功能說明

1.2 USART的中斷

1.3 USART 模式配置

1.4 USART的寄存器

2 使用STM32CubeMX 生成工程

2.1 配置參數

2.2 生成工程代碼

3 實現軟件功能

3.1 軟件功能介紹

3.2 認識USART Hal庫

3.2.1 初始化函數組

3.2.2 發送/接收函數組

3.2.3 中斷和callback函數組

4 實現串口發送和接收功能接口

4.1 發送函數

4.2 接收函數

4.3 實現printf打印功能

4.4 完整程序

5 測試

5.1 測試代碼功能介紹

5.2 測試代碼實現

5.3 測試發送和接收功能

5.3.1 測試發送功能

5.3.2 測試接收數據功能

源代碼下載地址：stm32f4xxx-USART串口中斷收發例程資源-CSDN文庫

HAL 庫版本：??STM32Cube_FW_F4_V1.27.1?

概述

本文主要介紹STM32F4XX 通用同步異步收發器 (USART) 的相關知識，詳細介紹了USART的特征，寄存器組。還介紹如何使用STM32CubeMX配置USART的相關的參數，并生成項目文件。還使用Hal庫函數實現USART1的發送和接收功能，其中接收功能使用中斷來實現的。

1 認識STM32F4XX的USART

通用同步異步收發器 (USART) 能夠靈活地與外部設備進行全雙工數據交換，滿足外部設備對工業標準 NRZ 異步串行數據格式的要求。 USART 通過小數波特率發生器提供了多種波特率。它支持同步單向通信和半雙工單線通信；還支持 LIN（局域互連網絡）、智能卡協議與 IrDA（紅外線數據協會） SIR ENDEC 規范，以及調制解調器操作 (CTS/RTS)。而且，它還支持多處理器通信。通過配置多個緩沖區使用 DMA 可實現高速數據通信。

1.1 USART 功能說明

接口通過三個引腳從外部連接到其它設備。任何 USART 雙向通信均需要至少兩個引腳：接收數據輸入引腳 (RX) 和發送數據引腳輸出 (TX)：

RX：接收數據輸入引腳就是串行數據輸入引腳。過采樣技術可區分有效輸入數據和噪聲，從而用于恢復數據。

TX： 發送數據輸出引腳。如果關閉發送器，該輸出引腳模式由其 I/O 端口配置決定。如果使能了發送器但沒有待發送的數據，則 TX 引腳處于高電平。在單線和智能卡模式下，該 I/O用于發送和接收數據（ USART 電平下，隨后在 SW_RX 上接收數據）。

正常 USART 模式下，通過這些引腳以幀的形式發送和接收串行數據：

● 發送或接收前保持空閑線路

● 起始位

● 數據（字長 8 位或 9 位），最低有效位在前

● 用于指示幀傳輸已完成的 0.5 個、 1 個、 1.5 個、 2 個停止位

● 該接口使用小數波特率發生器 - 帶 12 位尾數和 4 位小數

● 狀態寄存器 (USART_SR)

● 數據寄存器 (USART_DR)

● 波特率寄存器 (USART_BRR) - 12 位尾數和 4 位小數。

● 智能卡模式下的保護時間寄存器 (USART_GTPR)

1.2 USART的中斷

發送期間：發送完成、清除以發送或發送數據寄存器為空中斷。 接收期間：空閑線路檢測、上溢錯誤、接收數據寄存器不為空、奇偶校驗錯誤、 LIN 斷路檢測、噪聲標志（僅限多緩沖區通信）和幀錯誤（僅限多緩沖區通信）。

1.3 USART 模式配置

1.4 USART的寄存器

這是一張非常完美的圖，介紹整個USART的工作原理，以及各個寄存器的功能。了解這張圖，就會對STM32的USART模塊有一個很深刻的認識。

和USART相關的寄存器的列表，具體每個寄存器表示什么意思，參考文檔： STM32F40xxx、STM32F41xxx、STM32F42xxx、STM32F43xxx參考手冊（中文）.pdf

2 使用STM32CubeMX 生成工程

2.1 配置參數

1）選擇串口工作模式

2）Parameter Settings

3）NVIC Settings

2.2 生成工程代碼

選擇合適的IDE和Hal庫，然后點擊GENERATE CODE，生成項目文件。打開工程可以看見，和硬件相關的代碼STM32CubeMX 已經生成，且這些函數已經在main()函數中初始化，所以user只需編寫和應用相關的代碼。

3 實現軟件功能

3.1 軟件功能介紹

1）實現串口發送字符串功能

2）實現中斷接收字符串功能

3.2 認識USART Hal庫

3.2.1 初始化函數組

這部分函數會在STM32CubeMX自動生成代碼時，自動調用。

3.2.2 發送/接收函數組

3.2.3 中斷和callback函數組

4 實現串口發送和接收功能接口

本程序使用UART0來實現串口的發送和接收功能。

4.1 發送函數

參數介紹：

1）huart: 串口配置參數指針

2）databuff：發送數據的存儲buff

3) datalen ：發送數據的字節長度

串口配置參數指針位置：

4.2 接收函數

這部分函數在stm32f4_drv_uart.c文件中實現

接收參數采用中斷方式實現，Hal庫的中斷程序實現和很早以前ST提供的drviver的實現方式有很大的不同，先看代碼：

使用Hal庫實現接收數據功能，有如下3個步驟：

step-1: 代碼18~19行，定義接收數據buff，具體數據長度，可根據實現項目特性確定

step-2: 代碼21~24行，調用HAL_UART_Receive_IT，實現數據接收，這個函數必須被連續執行，才能使中斷程序不間斷接收數據。

step-3: 代碼26~32行，重新HAL_UART_RxCpltCallback函數，該函數在收到step-1傳入的接收數據長度個數據之后，會進入該函數。其作用是，實現數據處理邏輯。

4.3 實現printf打印功能

在函數中添加如下代碼：

代碼介紹

222-行：使用USART1接口，傳遞一個數據，超時時間為1000ms

注意：

使用printf功能時，必須在頭文件中包含：stdio.h

#include <stdio.h>

4.4 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 );
}

5 測試

5.1 測試代碼功能介紹

1）使用UART_Drv_SendString發送字符串

2）使用printf發送字符串

3）使用中斷函數接收程序

5.2 測試代碼實現

源代碼

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 );    //觸發接收中斷函數/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}