1.从 GPIO 到 UART

) F' j2 Q+ B* @2 |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)。

) i2 D2 u0 t9 U# M$ N$ P7 e5 e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。
4 C# t, C8 r5 x! H. R6 H  l5 w+ A
% f  V+ @" D. f9 _2 ~我们用 Keil 打开下面这个工程：

6 g3 t0 d3 T' w' b+ DSTM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\UART\UART_TwoBoards_ComPolling\MDK-ARM\Project.uvprojx
! l  g& ?  F" v4 t( N
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( U3 Q4 j% G" k% v6 S" a7 U

/ P% G! E" f! A; [. }) R; w3 Q
6 r1 S& N( f/ ~- I. @. z" u
, O' Z6 z2 F6 w7 y) H8 E2.UART 的初始化
; b2 L: S7 A+ J
3 v. @0 F& n6 C* |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？
  Y3 |) _- ^; O, W7 B
# z5 p3 ^( L1 T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。
3 C* f1 G9 v# O% G6 q
3 U( p) L- B! ~; vHAL(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。
, D1 t  E7 f! Y# Z: d  o
9 N4 ?5 r. C! p0 _: XHAL库里面对应每个硬件模块有两个函数 例如：
+ L( U: i4 m& C; j5 W& i
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)。
, N5 h1 Y" S+ D6 m' y3 v
) I) H$ Q, x/ o5 x) a2 ~HAL_UART_MspInit( )  硬件的描述: IO初始化，不同芯片，不同引脚设置不同。
1 O- U; m5 z2 H8 k- V

! y* Z. ?1 W6 E0 A0 G5 W2 y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。
* A- F' h4 g! t6 w9 A3 z- m
4 k. A% e$ ?9 W0 D$ a4 X

+ U2 c  B1 f$ Y5 f
( b5 Y: Q; r  Y; a
4 _% i/ G- T. O4 ?( h

1 ?2 z/ }' e9 H" j7 b. a; F# _
2 s0 x/ c! z+ y1 V3 x
3.熟悉 Handle
# o2 n# Y$ n5 t' r9 s0 x- [
2 K/ v% B' X! T' M" N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：
; e  e1 y/ K8 {. V8 X

typedef struct __MY_TypeDef
2 C5 O6 R+ J; x+ _
{
    uint8_t    Var1;
& t4 {' k% }' V& y
    uint8_t    Var2;

9 B! B# W: I0 o& b    uint16_t   Var3;
" a/ ^; M- i, c/ z6 E# [: [, @0 f
& X8 b2 L' x+ d  D    uint8_t*   Var4;

1 C! }% {6 z# e) x' ?' Y}MY_TypeDef;

MY_TypeDef* MY_VAR;

4 N2 G4 g1 a0 ^+ PMY_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？
: T6 Z% o5 R$ ^! ?; K( z+ O6 C
MY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x20000018;
0 D  {  \) U: j( a* i6 p# B' m

- U( G- [1 N0 S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

/ m2 A! I# Y0 F* MY_VAR->Var4 的值是 0x02。

把 MY_VAR 指向另一个地址：
3 k* Q) F$ {' O
8 r* G4 H" V: h% d- aMY_VAR = (MY_TypeDef*) 0x2000001C;

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：

% x: l' R7 [: j/ d& E7 _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：

3 H, }' w! C  }! N! eUSART_TypeDef  *Instance;
, F7 ]- |# N  q5 Z& f
: F; T/ J8 t9 h" \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。

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。

. _; V' a6 s1 WUART_AdvFeatureInitTypeDef  AdvancedInit;

串口扩展功能初始化参数。当前未用到扩展功能。

5 E( g2 J' A' w: I. ]' [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：
* g2 v# @, j' ]. x% }
# `  }- }; @* o0 F  gHAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)aTxBuffer, TXBUFFERSIZE, 5000);
7 _' ~7 R& d2 b5 ^7 C
&UartHandle 为 UART1 对应的 Handle 的首地址。

3 E) x5 V3 A9 {3 K$ rHandle 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：

/ V3 c1 d& W" ?- ?% eGPIO

SYSTICK

NVIC
! @' q. ]! }2 m9 l
3 H3 F4 d& @( O2 ?PWR

RCC

FLASH.
' K& W1 q4 Z; K. M- k