1.从 GPIO 到 UART
4 ~  J' ?4 b. O  D
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。

1 I* h4 C% B$ n8 m* x! t3 S8 }: |* B我们用 Keil 打开下面这个工程：

; X7 U4 s9 r9 z% A/ M$ kSTM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\UART\UART_TwoBoards_ComPolling\MDK-ARM\Project.uvprojx
: S1 I. P% D" W# c! K
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。

( a( L$ |, I. ?0 f+ p8 A
% {* J  s+ d1 r6 }0 \2 [" o
3 ^$ U5 |  u2 v0 E! T2.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？

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。
+ b# q! \9 c; @# S4 U/ {- b
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。
6 L$ G' h0 p5 U# W# w
HAL库里面对应每个硬件模块有两个函数 例如：
7 X$ t: @. |. N5 a6 {' t
( a9 S3 K0 d6 _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)。
: r5 v, j) Y5 O' w! Y; ^
! h. ]9 L) O* [, Q# S) nHAL_UART_MspInit( )  硬件的描述: IO初始化，不同芯片，不同引脚设置不同。
2 O/ i( p2 D. U. d) o5 I
5 O% S% u4 z; L

  J+ [) q4 m* h" K  d4 M! z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。

/ i" c- {- m( C

( n0 \! `3 {+ l  D2 k2 F6 ?
; z3 H; M# r* E1 v
+ }& R0 g- ], s6 ~9 Z# S3.熟悉 Handle
, V! t# ^0 Z9 |$ d' I( K; N1 A
9 e' h( L  G7 [" b3 l- y' w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：

7 X0 M7 X1 F) L  d

" b1 }% d! Q' z/ h
' _. d1 X3 s, L/ W7 a( p4 \ typedef struct __MY_TypeDef

{
$ A  P2 t* r+ |) l' l: j$ L' T, ?    uint8_t    Var1;
! t6 q! O5 y9 R/ R7 e8 o( y, O
7 X% Z8 }* z3 Z+ t( }1 I& ]$ u    uint8_t    Var2;
8 j  q4 ~8 S) z" T5 ~. B
/ w4 c- E& ?2 `  u: R    uint16_t   Var3;

: g4 a1 h, N+ Y    uint8_t*   Var4;
4 @0 `& V4 Q* W
- b( s( k" T0 i& r2 w}MY_TypeDef;
( ^# p& K: e2 C9 @# k& M
MY_TypeDef* MY_VAR;

1 @: q- S# a! m3 W* wMY_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？
( L8 a6 `0 Q6 b+ S% A' M
MY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x20000018;
! V- R( P% Q0 n* A. L& |* Z2 |4 y
1 M; V: o; C# r! D

9 O; h, r: T4 L( r+ A0 b9 l9 v5 R" R" K
# P: P3 N, Q  F. Q1 ^4 w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
; N+ M: n; I, w8 V8 Q( U
* MY_VAR->Var4 的值是 0x02。

把 MY_VAR 指向另一个地址：
/ N, A* I! K1 b$ n# q9 _3 o4 f' T
MY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x2000001C;
. y% G( ^& r5 P) u- S- Z

9 K( z9 Q  Z) ]- m2 @
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：

; e2 @- Y7 M7 ~  f7 r
1 |: z- G, t- p6 V: ?7 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：

USART_TypeDef  *Instance;

1 @9 }/ ^% I2 p1 _& fUSART_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。
$ K0 E: R" V) x  ~3 p- W
UART_InitTypeDef   Init;
' ~$ S7 X9 @- B8 T$ u& W0 _; j
& P' h: n$ s% S: `: _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。

6 [( \+ z" K- y1 H- T( Z) f# fUART_AdvFeatureInitTypeDef  AdvancedInit;

- _  }& {# Y$ b8 ?# n串口扩展功能初始化参数。当前未用到扩展功能。

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：
  N& d% s) |* V; G; U
HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)aTxBuffer, TXBUFFERSIZE, 5000);
) R" |$ J; t  e! K" M0 ?* U1 r
&UartHandle 为 UART1 对应的 Handle 的首地址。
- F$ E' j7 A( {; x; I
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 S% B! S6 a8 A; R% y6 V
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：

. A/ B* L+ r6 i6 g8 X" }GPIO
" l, }# s* I6 r5 u0 J/ g
SYSTICK
/ O0 E1 x% \+ h
NVIC
0 S( _1 w; b* Z; E* m% N# K  o
+ K$ s& u7 Q$ e1 [1 @; b- A5 L7 G. HPWR

9 \. c( @- b7 _+ xRCC
# M2 D% k. G4 T9 W# j: r! u
FLASH.

+ l) R' {( e  r5 j( `+ }
  I4 @2 T! n* H& P& S