1.从 GPIO 到 UART

) s1 @& J/ C2 J) Y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)。

/ f2 Z! o1 e' S/ j3 T* I; l. @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。
3 u! M, L% y' ~; W
我们用 Keil 打开下面这个工程：
6 {) R, L* n2 f3 }0 P$ C  {* L8 h
" H( v/ o7 x" {) CSTM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\UART\UART_TwoBoards_ComPolling\MDK-ARM\Project.uvprojx
7 A, \- S+ u9 @+ f/ Y  r/ e5 ^. }
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。
) ?. {( W! R3 I5 e

* c7 H8 _) q& h2.UART 的初始化
# K' C* f0 i+ V. Q, ?* p
- q0 o, c+ \/ ]$ d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？

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。
/ }' A" k8 b/ p
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。

HAL库里面对应每个硬件模块有两个函数 例如：
. g( [/ v7 ~- I. j+ K, z
4 {( P# Z% a4 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)。

* p$ e  K" p& b+ ]6 I5 n9 ?HAL_UART_MspInit( )  硬件的描述: IO初始化，不同芯片，不同引脚设置不同。
  v: F' A/ {6 X9 \% }% H  h

4 l2 h. v2 N+ r' ?$ h) @  d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。
0 p- @, f. ~6 W% E, G
9 H' Y3 l0 @6 n+ u% b! d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。

9 M+ Z( N/ e" }! O

+ G* |  u+ O1 d+ ~4 ^% e

* m7 w) d; n. J
3.熟悉 Handle

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：

6 e. y* Y! w. W, r5 g& k& B typedef struct __MY_TypeDef
; R7 a, k7 x( w/ M$ y
{
    uint8_t    Var1;
4 K9 @. r' o; U4 w
    uint8_t    Var2;
# r# d6 l: @' |1 L
" N9 s' P' U( f, H/ f    uint16_t   Var3;
. I9 _& x4 m0 X  i2 R
    uint8_t*   Var4;

}MY_TypeDef;

0 f% ^$ ~& [3 N) W/ @MY_TypeDef* MY_VAR;
7 \2 M/ t' V4 d) N) j
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？
/ K2 ^/ U9 J8 m
. t! U3 ?/ I3 z6 Z# G- bMY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x20000018;

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

4 B5 g% y  G& z. r0 B; C* MY_VAR->Var4 的值是 0x02。
9 U/ i/ r. r9 j1 T! H) {
/ l8 m7 x, I( N0 h2 x; b5 B把 MY_VAR 指向另一个地址：

MY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x2000001C;
/ S% }  ], O' V; x, w3 \
0 K! W* b' }4 H6 |

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：

. ]4 N7 G: R0 P# V/ b  G! g7 a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：
4 i- N9 ~2 Z& \3 U7 ~
USART_TypeDef  *Instance;
1 R8 t+ F7 A1 [2 x4 v
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! f2 X/ g. v+ ^; i$ vUART_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。
* f9 h2 D6 H+ S  H8 n
& R5 k, C1 E( T8 [/ IUART_AdvFeatureInitTypeDef  AdvancedInit;

串口扩展功能初始化参数。当前未用到扩展功能。
% ~  {$ E( O% }1 P# m, U
# p3 u, `( T: k6 ~5 m' q, e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：

/ n7 l- m1 e% x9 HHAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)aTxBuffer, TXBUFFERSIZE, 5000);

2 C9 a) n) G$ Y% H. m3 L; o4 v' W&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。
" z! S& q0 n* a1 L+ b7 s' [% J, Q
! P& b# J/ W7 F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：

GPIO
3 ]0 V4 Q1 j, A( {
SYSTICK
2 o6 G' L( N- |5 g* B, Z
NVIC
5 {$ K  c( J5 H% R$ a
PWR

RCC
! Y2 b- g9 k3 T+ A: _/ w* i
+ i8 l) J7 P7 x+ r6 l+ wFLASH.

: J2 ^# k8 P1 j1 O+ i. b' O: l- o
& M( }3 A0 F$ ]6 L2 U6 O