1.从 GPIO 到 UART
9 k9 c7 ~4 a! `+ i3 a) Q4 ~
4 {- b" B+ Y" U+ |+ w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)。
. r7 {  d, f1 v6 A
+ T, k! Z. }/ r5 ~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。
( N  `9 @8 k6 k
4 u1 K! `/ H  M; O) u' }2 R  l1 X  h我们用 Keil 打开下面这个工程：

8 l! L9 M  @3 ^7 L/ HSTM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\UART\UART_TwoBoards_ComPolling\MDK-ARM\Project.uvprojx
7 [* ?+ ~3 |5 X( X! Q* ]
  u8 C7 Y0 T; S0 d+ y. [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。
9 n' e& J/ j* P8 A$ d6 O7 r

9 ~$ D) z# L! O9 I3 i

" w8 ^0 q+ r0 [9 N4 I$ \
& a5 S! l3 x" z, h2.UART 的初始化
6 O$ g5 F, r8 M5 u! ^: E, R
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？
8 v0 ^# [, C) {) V5 G/ n3 y
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。
- W% S! q* C% K1 S" u- T
HAL(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。
! l/ L/ L0 A; U6 d7 _! F" M3 X
8 i( x( ~( U7 E4 BHAL库里面对应每个硬件模块有两个函数 例如：

HAL_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)。

HAL_UART_MspInit( )  硬件的描述: IO初始化，不同芯片，不同引脚设置不同。
8 x# ^( T# p  V) `' Y8 Z# I7 X
! z& F  ^8 D. c3 e+ @9 D& Y

6 j2 {$ h& |4 j6 G( F' E( r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。

! q/ }# a; Z3 Z" l) j' B$ F1 V4 Z

+ t  _" W5 s$ M' P
- v8 {, a1 s7 T' p: g' S
3.熟悉 Handle
/ E, \: f: f5 `9 q  }
2 t+ Z' ]( a  g% z. u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：

. s. G: A5 c# I: Z. G

typedef struct __MY_TypeDef

{
    uint8_t    Var1;
$ M! `& d! M) X! j! G" j1 {
    uint8_t    Var2;

0 R0 d6 R/ j& j" m, @4 Z7 @. [5 X    uint16_t   Var3;
2 w" m. H+ |/ l; `/ v) S7 }
2 n8 t; a4 l& k: i+ x    uint8_t*   Var4;
$ f, Z9 A) u; i" t+ }
}MY_TypeDef;

MY_TypeDef* MY_VAR;
7 G+ t. |* K+ X
MY_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？

) M' u0 t. f( p8 N! ^( gMY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x20000018;
; w0 l) z/ K' {# O

, d4 g- _7 K4 q) N$ u1 E: P
: b: V! [/ G, u: W8 w) 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

1 D, Z) C( i8 ]* q$ i) ], Z* MY_VAR->Var4 的值是 0x02。

( o$ ^) n6 Z$ d; V把 MY_VAR 指向另一个地址：

& ?7 L/ q" h; r: NMY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x2000001C;

7 C9 E& S" D( d4 c$ ?/ H% H& ]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：

( a# v# B: q$ x

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：
$ m: W5 G  d  ^9 F- c, v7 v$ X
- X  {* X) N! u% F* a8 oUSART_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。

UART_InitTypeDef   Init;

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。
8 X! ?8 J2 E! P3 a
UART_AdvFeatureInitTypeDef  AdvancedInit;

' @. [8 X+ E4 w9 n串口扩展功能初始化参数。当前未用到扩展功能。
* }+ H. O2 {% _/ V  M" Z2 x4 w+ z
# e( ^( b( R9 Y1 ?& l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：
: J9 [- z. j$ k  \& n7 O$ M* |
$ _8 h/ c; J/ [: m" A% U* oHAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)aTxBuffer, TXBUFFERSIZE, 5000);

  d) Y: b# x/ u7 F1 s2 h&UartHandle 为 UART1 对应的 Handle 的首地址。

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。

/ {4 w) W! c' i1 L4 o+ _8 l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：
; h0 H' p/ U" s7 d
) {# b) n! U- Z  aGPIO

SYSTICK
2 }. ]$ O  k6 ?: V, l: K+ ^$ x
NVIC

3 E3 s7 Z( C% i) q  ^2 WPWR

RCC
) {7 l- h# T7 s7 Q3 \
FLASH.
) R- S/ B+ [0 l& g; L, B