1.从 GPIO 到 UART
" t5 C7 ^- a9 _' c) `4 c* \- r) q5 g
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)。
7 ]7 j$ [) `  N( F" U- e6 i; o5 ]
$ o9 A: ]' `* `& m/ D# d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。

" u: B8 k( ?2 @% I# s: m3 j我们用 Keil 打开下面这个工程：
+ w6 N& A4 Z8 t3 K
: m' Z* W( g2 _" T+ SSTM32Cube_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。
* {8 \& M, T3 F; `- Z

/ F4 [: d* v' A7 ]7 e1 g
2.UART 的初始化
  X! K9 ]% D7 k6 O8 F: J1 ^
7 S8 z; E5 t! S4 H% V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。

: Q" D- b* P9 P2 tHAL(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。

4 S" s6 s3 P  l! F3 i) Y# YHAL库里面对应每个硬件模块有两个函数 例如：
8 u7 `1 z9 o4 _+ `
) _( O6 r  m- \6 r0 B0 QHAL_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 S1 r2 I" j1 z. H

! u7 e3 R$ h& @$ j) I
4 L# m7 l) v, L; C! _% o0 l+ i' W, u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 ]+ }  S% \! g6 _& w5 W; ?" S
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。

) j: z$ U0 n( G! ^" s  D

! ]  V6 x$ _; K" g: K$ n6 y: ]
, _* m8 ^2 l! p, N5 _+ d0 m7 Y) s3.熟悉 Handle
# p6 l2 r5 r$ N/ Y/ U
+ U7 f& C# b  }. [. o+ {" |9 y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：

. y7 y5 N. Y- _* ]; X% u2 M9 u! t
8 S( N8 ]9 V1 ]9 _9 N9 F typedef struct __MY_TypeDef

{
6 X: o. }6 p* |6 c" r" }    uint8_t    Var1;
4 E2 M2 k6 h! u
    uint8_t    Var2;
% K' Z) U$ V3 Y, e( r9 g
    uint16_t   Var3;

% m& N5 s, N" j    uint8_t*   Var4;
4 D4 J* a7 \/ e: n
}MY_TypeDef;

1 W! R( `2 R  TMY_TypeDef* MY_VAR;
" a0 q' h3 H$ j1 b  N4 `$ u' f. p9 [- l
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？

' ?7 ?, m* x* |) N1 }$ S0 h4 MMY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x20000018;
# M8 \) n1 F: q- N5 p0 h( i5 f) y3 z
) c) {; m6 j0 \

9 s1 v* p( n, R
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
. V: ~1 E0 m( V9 Q( V
5 I2 F9 z9 h6 a. ?* MY_VAR->Var4 的值是 0x02。

4 c! q) [2 k/ D9 U把 MY_VAR 指向另一个地址：

MY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x2000001C;

3 A5 l6 A+ }2 l8 E1 {6 g) a

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：
* ]% w8 j# Z2 b+ d$ g! p
* Q# W3 w, K! V7 [# A9 I9 B

1 |6 m: q" `( }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;
" u) r! J3 `9 e6 Q
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。
2 B' O# ?* b6 w6 Q0 U! ]. C: o5 H
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。
. O" b# k7 ~; G0 S0 O- u# p
. C5 y# O( g, h" K$ {4 ?: J! P$ ZUART_AdvFeatureInitTypeDef  AdvancedInit;

( K" z7 t1 o7 ^& |  l串口扩展功能初始化参数。当前未用到扩展功能。

6 C) Z; r8 |/ U, `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：

9 g" |9 |' Z1 JHAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)aTxBuffer, TXBUFFERSIZE, 5000);

- j8 Y# c7 n: G5 x# Y&UartHandle 为 UART1 对应的 Handle 的首地址。
2 s, G+ Q1 Y0 X
  V8 x* x1 j* D$ sHandle 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。
! S/ t: \1 q4 {& C8 c7 i
% ^  L0 i& D; C6 N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：
2 ~1 V/ l% {$ f  F2 ^! I: w2 B
GPIO
! [6 n' B1 |/ Z9 z% Q8 z7 ?* i% G
8 p8 ^. M, }# ?8 W" [- j6 \6 N3 USYSTICK

- v5 Q# ^9 K  [! L" y; K& o1 U$ NNVIC

( p/ N' V! X- v# aPWR
, s5 d: k3 k# K' B3 l
RCC
0 e3 y, z8 _# l" ?% \
FLASH.
2 i' O4 w! u! a

. E; b1 P  n8 Q1 G7 w9 k