1.从 GPIO 到 UART
2 J+ v1 {! i9 }' A
) U/ ], s! C9 k" [* I& T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)。
5 Q4 J' j2 U/ E; g3 ^: T4 P
5 u: O9 J/ y3 Z% n$ t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。
7 g3 _3 Z) b& I2 G
我们用 Keil 打开下面这个工程：

: J5 H- F* l8 X, s# ?STM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\UART\UART_TwoBoards_ComPolling\MDK-ARM\Project.uvprojx
3 D( K+ q3 t; `
+ \- X5 F) `9 `2 F& _: D+ z& V/ _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。

) ]  ?  w8 v" B3 J8 |. S0 y8 j3 H

; K! S0 C+ j3 y. G0 P+ q0 ~

* D7 M2 ~  ~" T+ B6 y* _/ L0 n4 p
$ V; K: j% ^& X! o7 r
2.UART 的初始化

2 o& g! Z" C6 u$ Q4 f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？
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5 J  O7 y  t* p9 n( G- u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。

7 l& q& U" _1 I( U, [1 H: oHAL(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。

/ O  f3 \' K% H& mHAL库里面对应每个硬件模块有两个函数 例如：
. ^' J0 o) p5 }: T
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。

. I( i: K! T3 ?* P& F

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。
3 K9 \7 H" m5 Q) \& \1 N
! _( ]5 a1 V/ ?7 c2 z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。
2 z% f, v* g6 r2 J; M: a1 Z1 ~. U

. v4 r+ P$ @/ X7 S4 v0 M+ A+ t

& ~3 o* z2 Z3 ]' J' d. h
/ h' Y& ~% \5 L+ Y/ I; ~7 G3.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：
# \7 P, M/ b0 W. X
9 V( j& e+ O' ~0 x- A* V, x

typedef struct __MY_TypeDef
& F/ S4 ^1 h9 F* o" K1 H
{
    uint8_t    Var1;
* r* Z2 E4 j2 y4 S" X
# p, c8 B8 o8 Q    uint8_t    Var2;
2 g6 G( \6 V$ o1 D: v
# p/ O5 N- _2 O) |    uint16_t   Var3;

/ D7 o4 Z. D. m( A, T& F" _! i* X  [    uint8_t*   Var4;
& ~: t. N0 N4 ?* R- n; U
}MY_TypeDef;
# w: B- {# \$ m, T
8 ~+ h% `$ @, N1 g3 NMY_TypeDef* MY_VAR;

4 q' _. Y$ o+ d$ j" dMY_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？

MY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x20000018;

) d0 |/ |6 K, h# M
5 X% D% n; ~1 h3 E' Q3 g+ N, T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

* MY_VAR->Var4 的值是 0x02。

把 MY_VAR 指向另一个地址：
3 _+ K: @) R7 E, ~2 E3 Z
* h9 O4 h' Z) X  [: lMY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x2000001C;
! m, z2 Q/ Y0 w
$ u/ S4 C8 u6 m6 T

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：
) Z7 S2 P& K. }& ^$ 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：

USART_TypeDef  *Instance;
5 E4 P1 `; a$ J6 ^4 ~. h
2 b9 r* h4 s# q% m8 g; B& U- bUSART_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。

* [. I! K# x$ m5 z# XUART_InitTypeDef   Init;
& j9 [% J- P/ d2 B' F; b
- r5 w# @5 T5 i, T- u9 Q: g' J) L* a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。
/ \9 m9 b, \( e1 o; ~: a( G
UART_AdvFeatureInitTypeDef  AdvancedInit;
% _4 u* p2 j1 B0 h
) A9 }$ U( K# B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：
+ ?  f5 r- A+ K
HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)aTxBuffer, TXBUFFERSIZE, 5000);
  }+ G1 Q- f% I: A1 k
6 P( v8 f/ S4 Q5 E&UartHandle 为 UART1 对应的 Handle 的首地址。
- r) d& Y' G% e; i' h- i- ^
3 l0 I  ~7 M- v# z  b2 q: `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。

% N/ U5 E; j8 e- y. 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：
/ j3 c8 X8 b( |# v9 n5 p
GPIO

SYSTICK

4 C2 z# `9 O, s, b7 a# |1 \) ZNVIC

$ N; z. Q; {, G: ]PWR

RCC
3 r8 a5 E' e: s2 \) r
+ f- p- N) f6 m+ _# u5 TFLASH.
; o/ z! N' @( A1 H3 b- |8 x