1.从 GPIO 到 UART

6 Q! s2 R' G2 G" f- D前面几节我们讲了MCU如何启动，如何用翻转IO引脚，以及用按键去触发中断。接下来我们介绍的也是最常用的一个模块，串口(UART)。
. X+ C. ?9 A% ]8 k: v* ~  R2 f
串口可以说是最古老，而且生命力最强的一种通信接口了。RS485总线更是久经考验。虽然串口早已经从大多数PC的标配中去掉了，但是嵌入式系统跟上位PC机通信用的最多的应该还是通过串口转USB吧。
5 I6 R; N. R& ^5 h1 y) {
我们用 Keil 打开下面这个工程：
/ p1 m- Q2 v4 `& N3 i
4 Z! `: `$ w2 g6 y: \STM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\UART\UART_TwoBoards_ComPolling\MDK-ARM\Project.uvprojx
: O- r$ f$ m  J8 t6 v' x
这个代码配置串口为 9600，8 N 1，我们把代码编译下载后，可以通过 UART to USB 转换器连接到 PC 的 USB 口，在PC端用串口观察MCU发送的数据。

5 H1 U) H% J7 g: h9 i

) w2 a( C! H3 h# t) |/ M
2.UART 的初始化

  o) n1 a5 s/ s' A我们看一下代码，串口参数的设置是在主程序里完成的，还有一部分是在stm32f0xx_hal_msp.c 里完成的。为什么要这么费事儿，而不把初始化代码全放在一个主程序里完成呢？
. n1 n$ Z! H6 O6 Q( b- p1 g* e$ [5 ]
, N9 S8 ]5 ~# `. I我们要慢慢体会这样做带来的好处。我们调用一个驱动时，这个驱动难免会跟底层硬件打交道，比如串口驱动，它最终是利用用户选择的某一个串口模块，和与此模块连接的收发引脚进行数据收发的。
4 z! h/ ?6 L' m( ^( |/ [! s
% D9 R3 {8 X1 P; @& k. DHAL(Hardware Abstract Layer) 把跟具体硬件细节相关的代码单独剥离了出来，并在Cube库中引入了 MSP(MCU Support Package) 的概念, 具体的硬件细节交给用户在这里面配置。
( A+ `- b/ _- R* P$ l2 X. v
: U: W. E, ^2 JHAL库里面对应每个硬件模块有两个函数 例如：
! h2 J9 a' h8 z8 Y$ R
/ Y5 z  m0 r% i2 c. FHAL_UART_Init( )  功能上的描述：设置收发模式、奇偶校验位、停止位数等等(与芯片无关)。
+ \* t- u0 a5 C" C# m
2 B' I# ?5 W& }HAL_UART_MspInit( )  硬件的描述: IO初始化，不同芯片，不同引脚设置不同。
! k  F4 G( N8 v3 W7 {  H
- o; V6 U3 c) Y6 W8 k# t

6 |5 M: F7 L* I+ B回到程序，我们要使用串口时要调用驱动层的初始化函数 HAL_UART_Init( )，这个初始化函数回过头来调用了 HAL_UART_MspInit( ) 这个函数来完成 UART 时钟和收发引脚时钟的使能，以及收发引脚的配置。之后初始化函数继续进行 UART 端口的参数配置。

这样做的一个好处就是使驱动层的初始化函数与硬件无关。一般我们做好一块板子后，所用的串口和引脚也就固定下来了，在 HAL_UART_MspInit( ) 里配置一次就好了，之后不需要频繁的改变这些代码。

% Y# @8 }8 Q% h& z3.熟悉 Handle
9 C; ]1 e8 m! o$ C) @
跟 GPIO 的初始化有所不同，在UART这个模块引入了 Handle 这一概念。在看 Handle 之前我们先熟悉一下在驱动里经常用到的结构体及其指针的用法：

/ C& \1 `6 g* q" K% P# w. @, ]* E

typedef struct __MY_TypeDef

* J+ B0 X6 T2 U{
    uint8_t    Var1;

    uint8_t    Var2;
, R! ]( _" z0 D6 x- H! ]2 ]
    uint16_t   Var3;

$ ~, R' U' Y; W5 D  P/ j$ u; c    uint8_t*   Var4;
4 I" h3 o/ W. [! l8 k' R9 I9 {& B
}MY_TypeDef;
* \9 G7 a5 V+ c$ m
$ d  G- c7 C* Q6 E& d/ tMY_TypeDef* MY_VAR;
* n0 z3 S/ ]9 n
; ^! m8 y$ c- E1 @) @/ d1 ~' j/ lMY_VAR 是一个 MY_TypeDef 类型的指针，我们看看把它指向不同的地址时会发生什么？
. T. h0 z' R2 E! {/ _
MY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x20000018;
9 V1 @0 k% m/ n

4 B, v# J' U! z0 H6 ]
" w) u6 @, E4 V- K' X# T5 i需要注意 MY_VAR->Var4 是个字节型指针变量，这个变量本身占用4个字节，它的值是 0x20000018, 而

6 y4 g1 G3 O4 U8 P7 l$ B* MY_VAR->Var4 的值是 0x02。
% L8 ?% l9 C& {5 R0 B; U' o
* E2 z$ j! V7 |0 o& }$ E# {5 q5 e/ x把 MY_VAR 指向另一个地址：
8 J5 K! ^! G. |
& t8 S% X/ z4 S! q3 nMY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x2000001C;

1 W3 [2 L. B% P! o8 Q

; b' p. T2 z' e' t+ ?
5 Y5 Y9 e7 f2 l) f8 `) P7 v, _4 I与此类似，对于串口模块，驱动定义了一个结构体类型 UART_HandleTypeDef，我们可以用这个类型定义多个结构体，并通过把串口模块寄存器区的起始地址付给一个结构体,使该结构体和串口之间建立起联系：
( N6 ~& A* ^* M; L2 S" m

我们运行的当前程序操作串口的方式为查询(polling)方式，结构体中和DMA，中断方式相关的内容可以先忽略，只需要关注结构体中下面这些成员即可：
! |- O! g* @9 v1 r
USART_TypeDef  *Instance;

USART_TypeDef 类型的指针，需要指向欲操作的串口寄存器区起始地址。以把此 Handle 和该串口建立起联系。

  W- f! M% v7 e. b1 g$ i+ iUART_InitTypeDef   Init;

" A( U4 ?; l$ ^: e( A; H& J在调用初始化函数前，需要把初始化参数如 波特率，是否奇偶校验等写入此结构体。

$ }9 O1 r$ D, i# y+ R' L% `UART_AdvFeatureInitTypeDef  AdvancedInit;

+ [/ o; N( q' f( Q# e6 a串口扩展功能初始化参数。当前未用到扩展功能。
% N+ u5 g9 p% s8 ]6 K; A
- I4 T! @3 q* m6 o2 a使用 Handle 的好处是，我们操作某个模块时，把这个模块对应的 Handle 的首地址传给驱动函数就行了。此函数通过 Handle 就可以找到所有需要的东西。如：
; L/ X) I; Z+ |& e
' T2 u7 u& W4 i( JHAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)aTxBuffer, TXBUFFERSIZE, 5000);
, G: d& w1 v! z
5 Y$ R3 b9 M+ H&UartHandle 为 UART1 对应的 Handle 的首地址。
3 W; z9 F3 |, f. [3 \& x6 [
# r* d% O( a! F6 ^8 `Handle 除了保存自己对应模块的参数信息，还保存缓冲数据，以及当前工作状态。它可以保证各模块之间互不干扰，在代码执行过程中被打断，恢复后又可以正确继续执行。这样也便于把驱动集成到操作系统中。在以后的中断方式和 DMA 操作模式中，我们可以更深刻的体会到这种方法的优点。在理解了串口模块的工作方式后，理解其它模块就非常容易了。
7 y- B$ e6 I) N! T7 G+ }" _
: B, r( _, l# o6 G3 f% y0 Q需要提到的是，在M0芯片内，有一些共享的或系统级的硬件模块不使用 Handle 的方式来处理：
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GPIO

# E: k, @4 O5 w6 B' ^SYSTICK
; I7 k1 |, l, n) E# ?% i
# W) [8 i- I& B/ W. bNVIC

PWR

RCC

FLASH.
$ n5 w/ x9 R2 j8 e

9 k7 P+ F; x8 ~3 p6 R4 z, O