前言：
: v5 `0 r) [" C' ]: U3 A( ?. H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
* R* Z+ m8 h) e

所用工具：

8 V9 w, F! `: |3 q% [5 e1、芯片： STM32F407ZET6

2、STM32CubeMx软件

6 J9 E  |. \( _/ V6 o3 M3、IDE： MDK-Keil软件
8 U! U4 T9 \: O- N' t
4、STM32F1xx/STM32F4xxHAL库
' {# a% Y$ O: m
5、串口： 使用USART1 PA9,PA10
& Y& U* l  i+ @; ?! f0 N
知识概括：
/ l; n& Y+ p7 b# D
通过本篇博客您将学到：

. L: l  B+ i  Z5 y* SSTM32CubeMX创建串口例程
5 |' O7 O. c- b! B" h( y8 V
8 J$ I6 r4 f# {! P% _& CHAL库UATR函数库
; L, f; C* N/ W3 I! {% |, Q
5 N" A" K1 S1 j, N1 Z' |! N& s重定义printf函数
) c: O8 l/ C2 v; @4 w9 A) F5 F: \
HAL库，UART中断接收

HAL库UATR接收与发送例程
, O1 p, R$ P' w

/ r8 H1 q# N3 ]5 r9 r0 a0 Y: D' T工程创建

, d* {1 b4 P$ }9 w2 k6 o: S4 L: ^1设置RCC
$ v& k! T6 K& x5 j
设置高速外部时钟HSE 选择外部时钟源
/ z& n' @3 K  e) s) l9 Z; C


3 ?4 j- l' X+ j0 N1 a) Z2设置串口
+ i* Y7 M' {- I  i1 \7 w

" {% Q7 K" r# y
! @+ y6 Q# m7 F  [" \; Q1点击USATR1   
2设置MODE为异步通信(Asynchronous)      
& h0 r+ w3 D% G3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

% t2 Q  t7 k" F: I+ O8 q9 w

$ v# b/ d; N1 q2 Q# h6 s3设置时钟
! O" [, k2 L6 d8 d( X- W


. n' J; h' U2 h0 n" _: X我的是  外部晶振为8MHz
" d! r8 t+ a5 V/ ?) s
1选择外部时钟HSE 8MHz   
3 N  T* N' M$ {( Q2PLL锁相环倍频72倍
  F! ]3 X0 m. P( k# W+ X8 F% U3系统时钟来源选择为PLL
4设置APB1分频器为 /2
: G; X/ v6 p, a% e( ]
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)》

( ^: K, G9 L8 N4 E' @  V9 Y+ _0 V5 R4项目文件设置
% x7 h( x8 T( n! ~


1 设置项目名称
' A1 {8 w, r1 Y% `# S2 设置存储路径
3 选择所用IDE



/ i, c, t7 l# P9 i9 u5创建工程文件

( s. y/ A3 ~. A/ }+ t然后点击GENERATE CODE  创建工程
! ]# j7 C  F) H2 z0 q
1 H& P0 w, L# B' n8 }
- \2 q  M- ?* b( l+ ~! J4 p' f配置下载工具
0 `* a  |) Q( d( y3 n2 _! r  ~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
4 v3 o0 j% E! A1 f( b+ |
  UART结构体定义
" ^: y9 ]6 ^/ B6 O& w
9 m( I( V5 N2 t- Y0 J

1. UART_HandleTypeDef huart1;

复制代码

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



- d9 l+ }: Y/ @: Z1、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
( ]/ h8 F2 V6 N( F( a' q% @' GHAL_UART_Receive();串口接收数据，使用超时管理机制
6 R* {! a) a: w) @: t; O( I  m2 \+ tHAL_UART_Transmit_IT();串口中断模式发送  
HAL_UART_Receive_IT();串口中断模式接收
& q9 R1 e6 }" T5 _" t& VHAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式发送
HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式接收
; Z  s* _  D- S& c) H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：

" ?2 c1 t. ]" i3 Z; w$ U# x( C, s

1. HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

复制代码

' }4 k- H4 i( G/ C) t* S( z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）。
: x& u2 Y; B  v& S. V6 W
7 }+ }6 e# x: \8 w5 x$ V参数：

/ M, r5 S  z  mUART_HandleTypeDef *huart      UATR的别名    如 :   UART_HandleTypeDef huart1;   别名就是huart1  
*pData      需要发送的数据
7 I0 v: t2 U" b0 @9 MSize    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   
1 I0 Y; W0 U! S7 x1 B% I

1. 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

复制代码

" V5 s; e' z$ }: |中断接收数据：

! F. ~3 E) [! s8 ]* n

1. HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

复制代码

0 T# a/ S& L8 Q  |( O$ I# u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。
- K0 s; k2 f5 W3 s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)

! P. q3 C8 B4 x8 y# B1 Z参数：

& ~* z+ S8 U4 p% a. q' y8 W: ~6 tUART_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
* b- p; V2 L$ @/ M! K! c

1. 举例：    HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)&value,1);   //中断接收一个字符，存储到value中

复制代码

/ a- b# T! t* P# e  e0 `/ i$ x2、串口中断函数

+ }4 \: a( f% p: lHAL_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
9 G- j! R- o/ ?+ yHAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口发送一半中断回调函数（用的较少）
9 x) c* ^- z( c8 C! hHAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口接收中断回调函数
: ?/ @9 S5 w- r( T, G  ZHAL_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
, G: t+ v' d7 A$ q, \. U
' y' m" |/ I2 j) I$ R串口接收中断回调函数：
0 J' K2 z/ T" a8 z9 b* b0 z1 K" r

1. HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  

复制代码

3 x9 U- e$ b. I* f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，
' H* X1 {6 N1 L8 k7 k( n/ @# f
  D. l! w2 e/ [- e, s4 E1 _6 E7 u          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，

. x7 U3 j+ s* Z, r/ r# K! `参数：

4 h. i, R' z$ ~UART_HandleTypeDef *huart      UATR的别名    如 :   UART_HandleTypeDef huart1;   别名就是huart1  

1. 举例：   HAL_UART_RxCpltCallback(&huart1){           //用户设定的代码               }

复制代码

& o# p: {/ {# ^串口中断处理函数
4 j# \) {6 s# H: L3 u  y! z

1. HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);  

复制代码

3 G- H4 E; b2 M* z6 R8 U4 \- }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

" {, G& r5 L5 {" B& M* {* y

1. /* UART in mode Receiver ---------------------------------------------------*/
   6 B: b: U$ B! p" T- }: U! C
2.   if((tmp_flag != RESET) && (tmp_it_source != RESET))
   4 M* K9 L+ p5 h+ }+ |
3.   {
   
4.     UART_Receive_IT(huart);
   
5.   }

复制代码

如果发送数据，则会进行发送中断处理函数
7 c& `3 X- h7 S1 z% L$ T

1.   /* UART in mode Transmitter ------------------------------------------------*/
   2 W! J% q$ u/ ^
2.   if (((isrflags & USART_SR_TXE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TXEIE) != RESET))
   
3.   {
   
4.     UART_Transmit_IT(huart);
   # H. e. t( {4 `$ V) s1 F3 Y
5.     return;
   9 w2 w/ Z0 b" ^) x8 a, ^
6.   }

复制代码

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

( G" b1 Z! y7 O7 H" b  举例：     
/ O& ?4 S2 |5 X1 g& Y: W) M

1. while(HAL_UART_GetState(&huart4) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX)   //检测UART发送结束

复制代码

USART接收与发送
+ Q4 R, L/ M; D7 r% P. l0 b/ W重新定义printf函数
& C, j/ ]% t5 B6 w! `) }在 stm32f4xx_hal.c中包含#include <stdio.h>

1. #include "stm32f4xx_hal.h"
   
2. #include <stdio.h>
     [8 ?' t4 r+ q. h! c5 p
3. extern UART_HandleTypeDef huart1;   //声明串口

复制代码

8 ~2 |4 M% @! B& e  t  ]在 stm32f4xx_hal.c 中重写fget和fput函数

1. /**
   0 E6 g; M! ?8 p; J; G& E! }8 y8 c
2.   * 函数功能: 重定向c库函数printf到DEBUG_USARTx
   / P2 l7 D6 m3 C: x' d( o8 E
3.   * 输入参数: 无
   
4.   * 返 回 值: 无
   7 [; V  n$ [( |2 v: z* Z
5.   * 说    明：无
   
6.   */
   
7. int fputc(int ch, FILE *f)
   3 o0 R2 a! Z$ X+ x
8. {
   5 @/ W2 A$ x& X
9.   HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
   . C  M5 J/ Y2 \( g9 x
10.   return ch;
    
11. }
    0 P4 l: D  ^8 d0 f1 o
12. 
    * [2 h7 i) D0 Z8 n  K
13. /**
    4 Y! V8 \4 }/ ?! j7 ^* E# i4 a. L
14.   * 函数功能: 重定向c库函数getchar,scanf到DEBUG_USARTx
    
15.   * 输入参数: 无
    
16.   * 返 回 值: 无
    
17.   * 说    明：无
    
18.   */
      k0 u  F% b4 u& s' e! {0 R& t
19. int fgetc(FILE *f)
    
20. {
    
21.   uint8_t ch = 0;
    ( q, i2 M9 S3 r& F0 Z( D
22.   HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
    3 Y9 a) `  Y! D8 b2 r4 m
23.   return ch;
    % `8 X3 e5 z2 d+ e- C) `: x
24. }

复制代码

, l  ?# n/ o/ V6 j- C# h在main.c中添加

1. #define RXBUFFERSIZE  256
     u4 t3 r- }7 ^
2. char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];
   

复制代码

1. 
     S/ R# Q1 Y: C* Y) p& W
2.   while (1)
   
3.   {
   8 u# j1 {# o1 o
4.     /* USER CODE END WHILE */
   ! A% a: Z1 k2 t  u
5.                         printf("Z小旋测试\n");
   
6.                         HAL_Delay(1000);
   
7.     /* USER CODE BEGIN 3 */
   " i$ b; |4 r* E1 ~. T
8.   }

复制代码

- T  P4 q( o. \7 Y9 I+ X+ e* G' h之后便可以使用Printf函数和Scanf，getchar函数
) S1 s1 q: A4 ?
4 s" m# O1 G& A
" ~% a* P/ W* z4 h3 j: b
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
0 F( a( A7 R4 }4 z+ u* e" e
具体流程：
& u) v, a+ t* c$ f5 G( o: _7 Q1、初始化串口

2 @5 m3 z1 q) d7 [1 @2、在main中第一次调用接收中断函数

! R: r# p) G4 o+ z2 d0 [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，
) k5 R6 n7 L& k% @
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

" C3 B% F( P$ L1 C函数流程图：
$ w" @# T6 b  k$ h1 q) ]
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)   ->   
5 Q, J* m" V! J/ \6 qHAL_UART_RxCpltCallback(huart);(中断回调函数)
! A0 Q1 X+ I- w& g: S1 G- n: a
9 _2 H% K0 V! k5 YHAL_UART_RxCpltCallback函数就是用户要重写在main.c里的回调函数。

5 d' A7 d: h  ]; \6 h4 |  [4 c代码实现：

, ?& \1 D" I: ^3 x8 s! Z    并在main.c中添加下列定义：
9 Q) s2 L/ B. f, t2 [, g) B$ o1 @. l

1. #include <string.h>
   % j, E% @1 b9 j/ G
2. 
   & C% c6 H7 a( q# r" S2 d' q* H
3. #define RXBUFFERSIZE  256     //最大接收字节数
   
4. char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];   //接收数据
   
5. uint8_t aRxBuffer;                        //接收中断缓冲
     w' B( r* e% N, l
6. uint8_t Uart1_Rx_Cnt = 0;                //接收缓冲计数

复制代码

在main()主函数中，调用一次接收中断函数

1. /* USER CODE BEGIN 2 */
   1 k8 _9 K& c' \5 X" r- y( s  z
2.         HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);
   % E: S! u8 z8 Z8 O1 {
3. /* USER CODE END 2 */

复制代码

在main.c下方添加中断回调函数

, m. M% w! _7 J6 Q0 C7 R) e+ P

1. /* USER CODE BEGIN 4 */
   
2. 
   * C; q0 B9 n* C
3. void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   & V7 |2 m4 C: M* O- U& j7 S  @/ R
4. {
   ; t3 e  f) g7 @6 c
5.   /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
   4 V$ z6 H4 U/ e5 t0 M, w: q# Z$ {
6.   UNUSED(huart);
   
7.   /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
   0 U# n7 G* q9 q5 F7 a. ~- x. I$ j4 G
8.            the HAL_UART_TxCpltCallback could be implemented in the user file
   5 k/ k7 c3 n2 l' m0 P; K& D
9.    */
   
10. 
    
11.         if(Uart1_Rx_Cnt >= 255)  //溢出判断
    ; w( b  r: |5 T" t
12.         {
    % x/ Y+ ?( n2 ?. s+ E& v9 E
13.                 Uart1_Rx_Cnt = 0;
    # X0 D9 \( h' t3 r
14.                 memset(RxBuffer,0x00,sizeof(RxBuffer));
    1 h" V9 Y1 D2 ~: S
15.                 HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"数据溢出", 10,0xFFFF);         
    
16. 
    * x% ~3 p: r) }$ X  n# s/ R
17.         }
    
18.         else
    
19.         {
    
20.                 RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt++] = aRxBuffer;   //接收数据转存
    8 k% n  X$ Y& M
21.         
    
22.                 if((RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-1] == 0x0A)&&(RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-2] == 0x0D)) //判断结束位
    
23.                 {
      U5 t# ^/ o. A  W! C7 n
24.                         HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&RxBuffer, Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); //将收到的信息发送出去
    
25.             while(HAL_UART_GetState(&huart1) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX);//检测UART发送结束
    
26.                         Uart1_Rx_Cnt = 0;
    
27.                         memset(RxBuffer,0x00,sizeof(RxBuffer)); //清空数组
    0 p7 V" M- J9 ~0 u; d6 O
28.                 }
    
29.         }
    
30.         
    . i/ C+ p+ r" n+ }
31.         HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);   //再开启接收中断
    
32. }
    
33. /* USER CODE END 4 */

复制代码

2 f1 z2 n/ D9 Q: g发送数据被正常返回
, X1 ~5 u0 b' y: k
$ ?# E- k9 E3 x6 @
+ \0 f" w  D- g! x' z

# a" w- \- Z1 b