1.从 GPIO 到 UART
- z5 X0 D$ l! E) s% R
% x+ N* u9 ]( X* p: _5 z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)。

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。

6 X# Z: T, M, w. ]我们用 Keil 打开下面这个工程：

STM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\UART\UART_TwoBoards_ComPolling\MDK-ARM\Project.uvprojx

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。

$ k) g& L, }1 O; |# P' F& R2 e- h

7 e* b* F! n7 ^, ]% f
" h- ~% {1 A0 y: S2 m2.UART 的初始化

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？

, x) Z8 i) Q% |3 d0 a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。

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。
3 G9 H* T( V4 g. b* a5 }
3 y2 q  q; I5 h# Q3 \* KHAL库里面对应每个硬件模块有两个函数 例如：

) H$ }8 B2 e" u7 b9 ^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。

4 \8 Y6 t$ N0 I8 f2 B) I1 A: P
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。
& |7 y6 E9 Y& x8 U  a
; Q6 F1 G, K7 C9 o1 R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。

4 @/ `% ?; r' E/ S

+ a2 h/ x1 V( `! d

3 v# k- U) m4 {" }7 U1 B$ Y
6 }% s0 |3 ?6 i0 E9 {7 @
  W. C% i0 B5 v5 \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：

9 q8 ]" v, t/ W% j5 P  ]

typedef struct __MY_TypeDef

% s% L% @: K& V  {' i{
9 P9 a$ A  }5 E; H. n5 W    uint8_t    Var1;
" M) ~6 T7 `$ t* Y  R
    uint8_t    Var2;

    uint16_t   Var3;

: V0 V/ ^% n' Z5 j, Y( S! x    uint8_t*   Var4;
8 n( S$ i& @( B, y' v* J
. o- l5 @) H* y' s( f7 p% `* C}MY_TypeDef;
/ p) Q, o! Z8 f  @: F# o2 V
  R8 b# I5 j% ]- X% K, MMY_TypeDef* MY_VAR;

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？

2 l" E4 j% t8 I0 A" ]! VMY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x20000018;

6 B5 F% S3 r4 Y% V

0 ~, U/ Q  v+ Q
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 U% I3 _3 [; R9 g" y
* MY_VAR->Var4 的值是 0x02。
. \8 X3 U" y, E) W8 P6 A( R$ b) j
' X- j8 Y5 M" c6 }, p; i把 MY_VAR 指向另一个地址：
1 ?" }; ^6 b3 U% A2 W
MY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x2000001C;

' l* J* D6 V7 p& L" w; J

7 J3 Z( f9 m5 N! S/ C* d- s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：
5 X# [( |3 b$ e7 ]- v5 o
2 e4 O( j' `, H" z! j) _

0 P" g6 ]2 A1 B' F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：

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。
' t5 O4 _% Q2 l- l  m9 V( R
1 c3 t' h& F8 o! o' c1 L1 xUART_InitTypeDef   Init;
% ^) n4 Z2 V  }% O5 }
& N/ q7 u3 z2 e$ e* c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。

/ P( D  C5 _3 Y$ l' Z# F7 HUART_AdvFeatureInitTypeDef  AdvancedInit;
$ k+ |; O1 G) X: K9 \
# v. Z0 t5 a4 l8 p串口扩展功能初始化参数。当前未用到扩展功能。
1 |: m& k, i5 U
% b) X, Y& C* {3 \0 n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：
% |. k8 n( Y; Y/ g
) y* d, V* i* q6 Z' c5 x$ OHAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)aTxBuffer, TXBUFFERSIZE, 5000);
6 o5 i8 ?0 J9 t& a9 G" ?( R$ |
8 l1 ~5 U2 C# ^% ?, L7 F9 D) u&UartHandle 为 UART1 对应的 Handle 的首地址。
0 ~) m4 I# i3 W( C; ^. G- ^' \; m
1 k, {. u+ ^4 f4 y" ?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。

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：
+ R* Y- ^6 o# n+ S  Y. l* D; e
GPIO

) ?7 A2 @$ k+ s4 W# ]( S2 NSYSTICK

NVIC

# z. a# q1 f9 t: LPWR
6 Q% }- S4 W0 E/ t3 f' c
RCC

' ?/ N& X0 K# e7 b9 b( i# K2 M& eFLASH.

' J6 m4 ~' u7 }' G$ p* L