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【STM32CubeMX】UART串口通信详解

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神圣雅诗人 发布时间:2020-6-16 22:05
前言:
今天我们学习STM32CubeMX串口的操作,以及HAL库串口的配置,我们会详细的讲解各个模块的使用和具体功能,并且基于HAL库实现Printf函数功能重定向,UART中断接收,本系列教程将HAL库与STM32CubeMX结合在一起讲解,使您可以更快速的学会各个模块的使用

所用工具
1、芯片: STM32F407ZET6
2、STM32CubeMx软件
3、IDE: MDK-Keil软件
4、STM32F1xx/STM32F4xxHAL库
5、串口: 使用USART1 PA9,PA10
知识概括:
通过本篇博客您将学到:
STM32CubeMX创建串口例程
HAL库UATR函数库
重定义printf函数
HAL库,UART中断接收
HAL库UATR接收与发送例程
工程创建
1设置RCC
  • 设置高速外部时钟HSE 选择外部时钟源
2设置串口
  • 1点击USATR1
  • 2设置MODE为异步通信(Asynchronous)      
  • 3基础参数:波特率为115200 Bits/s。传输数据长度为8 Bit。奇偶检验无,停止位1      接收和发送都使能
  • 4GPIO引脚设置 USART1_RX/USART_TX
  • 5 NVIC Settings 一栏使能接收中断
3设置时钟
我的是  外部晶振为8MHz
  • 1选择外部时钟HSE 8MHz
  • 2PLL锁相环倍频72倍
  • 3系统时钟来源选择为PLL
  • 4设置APB1分频器为 /2
32的时钟树框图  如果不懂的话请看《【STM32】系统时钟RCC详解(超详细,超全面)》

4项目文件设置
  • 1 设置项目名称
  • 2 设置存储路径
  • 3 选择所用IDE
5创建工程文件
然后点击GENERATE CODE  创建工程
配置下载工具
新建的工程所有配置都是默认的  我们需要自行选择下载模式,勾选上下载后复位运行
HAL库UART函数库介绍
  UART结构体定义
UART_HandleTypeDef huart1;
UART的名称定义,这个结构体中存放了UART所有用到的功能,后面的别名就是我们所用的uart串口的别名,默认为huart1
可以自行修改
1、串口发送/接收函数
  • HAL_UART_Transmit();串口发送数据,使用超时管理机制
  • HAL_UART_Receive();串口接收数据,使用超时管理机制
  • HAL_UART_Transmit_IT();串口中断模式发送
  • HAL_UART_Receive_IT();串口中断模式接收
  • HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式发送
  • HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式接收
这几个函数的参数基本都是一样的,我们挑两个讲解一下
串口发送数据:
HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
功能:串口发送指定长度的数据。如果超时没发送完成,则不再发送,返回超时标志(HAL_TIMEOUT)。
参数:
  • UART_HandleTypeDef *huart      UATR的别名    如 :   UART_HandleTypeDef huart1;   别名就是huart1
  • *pData      需要发送的数据
  • Size    发送的字节数
  • Timeout   最大发送时间,发送数据超过该时间退出发送
举例: HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)ZZX, 3, 0xffff); //串口发送三个字节数据,最大传输时间0xffff
中断接收数据:
HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
功能:串口中断接收,以中断方式接收指定长度数据。
大致过程是,设置数据存放位置,接收数据长度,然后使能串口接收中断。接收到数据时,会触发串口中断。
再然后,串口中断函数处理,直到接收到指定长度数据,而后关闭中断,进入中断接收回调函数,不再触发接收中断。(只触发一次中断)
参数:
  • UART_HandleTypeDef *huart      UATR的别名    如 :   UART_HandleTypeDef huart1;   别名就是huart1
  • *pData      接收到的数据存放地址
  • Size    接收的字节数
举例: HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)&value,1); //中断接收一个字符,存储到value中
2、串口中断函数

  • HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口中断处理函数
  • HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口发送中断回调函数
  • HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口发送一半中断回调函数(用的较少)
  • HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口接收中断回调函数
  • HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);//串口接收一半回调函数(用的较少)
  • HAL_UART_ErrorCallback();串口接收错误函数
串口接收中断回调函数:
HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  
功能:HAL库的中断进行完之后,并不会直接退出,而是会进入中断回调函数中,用户可以在其中设置代码,
           串口中断接收完成之后,会进入该函数,该函数为空函数,用户需自行修改,
参数:
  • UART_HandleTypeDef *huart      UATR的别名    如 :   UART_HandleTypeDef huart1;   别名就是huart1
举例: HAL_UART_RxCpltCallback(&huart1){ //用户设定的代码 }
串口中断处理函数
HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);  
功能:对接收到的数据进行判断和处理  判断是发送中断还是接收中断,然后进行数据的发送和接收,在中断服务函数中使用

如果接收数据,则会进行接收中断处理函数


  • /* UART in mode Receiver ---------------------------------------------------*/



  • if((tmp_flag != RESET) && (tmp_it_source != RESET))



  • {



  • UART_Receive_IT(huart);



  • }



如果发送数据,则会进行发送中断处理函数


  • /* UART in mode Transmitter ------------------------------------------------*/



  • if (((isrflags & USART_SR_TXE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TXEIE) != RESET))



  • {



  • UART_Transmit_IT(huart);



  • return;



  • }



3串口查询函数
  HAL_UART_GetState();  判断UART的接收是否结束,或者发送数据是否忙碌
  举例:     
while(HAL_UART_GetState(&huart4) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX)   //检测UART发送结束

USART接收与发送
重新定义printf函数
  • 在 stm32f4xx_hal.c中包含#include <stdio.h>


  • #include"stm32f4xx_hal.h"



  • #include<stdio.h>



  • extern UART_HandleTypeDef huart1; //声明串口



  • 在 stm32f4xx_hal.c 中重写fget和fput函数
  • /**
    在main.c中添加


  • #define RXBUFFERSIZE  256



  • char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];









  • while (1)



  • {



  • /* USER CODE END WHILE */



  • printf("Z小旋测试\n");



  • HAL_Delay(1000);



  • /* USER CODE BEGIN 3 */



  • }



之后便可以使用Printf函数和Scanf,getchar函数
UART接收中断
因为中断接收函数只能触发一次接收中断,所以我们需要在中断回调函数中再调用一次中断接收函数
具体流程:
1、初始化串口
2、在main中第一次调用接收中断函数
3、进入接收中断,接收完数据  进入中断回调函数
4、修改HAL_UART_RxCpltCallback中断回调函数,处理接收的数据,
5  回调函数中要调用一次HAL_UART_Receive_IT函数,使得程序可以重新触发接收中断
函数流程图:
HAL_UART_Receive_IT(中断接收函数)    ->  USART2_IRQHandler(void)(中断服务函数)    ->    HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)(中断处理函数)    ->    UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart) (接收函数)   ->    HAL_UART_RxCpltCallback(huart);(中断回调函数)
HAL_UART_RxCpltCallback函数就是用户要重写在main.c里的回调函数。
代码实现:
    并在main.c中添加下列定义:


  • #include<string.h>







  • #define RXBUFFERSIZE  256 //最大接收字节数



  • char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];  //接收数据



  • uint8_t aRxBuffer;        //接收中断缓冲



  • uint8_t Uart1_Rx_Cnt = 0;        //接收缓冲计数



在main()主函数中,调用一次接收中断函数


  • /* USER CODE BEGIN 2 */



  • HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);



  • /* USER CODE END 2 */



在main.c下方添加中断回调函数


  • /* USER CODE BEGIN 4 */







  • voidHAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)



  • {



  • /* Prevent unused argument(s) compilation warning */



  • UNUSED(huart);



  • /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,



  • the HAL_UART_TxCpltCallback could be implemented in the user file



  • */







  • if(Uart1_Rx_Cnt >= 255) //溢出判断



  • {



  • Uart1_Rx_Cnt = 0;



  • memset(RxBuffer,0x00,sizeof(RxBuffer));



  • HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"数据溢出", 10,0xFFFF);







  • }



  • else



  • {



  • RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt++] = aRxBuffer; //接收数据转存







  • if((RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-1] == 0x0A)&&(RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-2] == 0x0D)) //判断结束位



  • {



  • HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&RxBuffer, Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); //将收到的信息发送出去



  • while(HAL_UART_GetState(&huart1) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX);//检测UART发送结束



  • Uart1_Rx_Cnt = 0;



  • memset(RxBuffer,0x00,sizeof(RxBuffer)); //清空数组



  • }



  • }







  • HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1); //再开启接收中断



  • }



  • /* USER CODE END 4 */



发送数据被正常返回


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