前言：
2 w' ]/ E, V& V  l0 Z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
$ u+ G9 {8 L9 _( x
# R1 e* ^; s9 ?& i1 h& B
/ `- H: e7 v. o所用工具：

1、芯片： STM32F407ZET6
2 q* f" e6 D" d2 i2 v  Y
2、STM32CubeMx软件

3、IDE： MDK-Keil软件

4、STM32F1xx/STM32F4xxHAL库
; n: T' |" [7 n; e) ^. r  n$ Q1 s& F
5、串口： 使用USART1 PA9,PA10
9 z+ y5 z- ~; ?+ {9 M5 i" @
知识概括：

% C2 g4 D( i1 V! U0 w' B& ?* i7 X通过本篇博客您将学到：
8 {$ ]7 B5 N: D8 L' g2 E5 Y  f
STM32CubeMX创建串口例程

$ ?$ y) Z" [" D! V4 W1 i2 {$ YHAL库UATR函数库
3 _5 I& d% m: s* o* E) D
重定义printf函数

HAL库，UART中断接收
2 j8 Z4 j4 f6 k7 q
HAL库UATR接收与发送例程


工程创建

4 U0 k- |, [4 O( U6 N$ G5 C9 \1设置RCC

设置高速外部时钟HSE 选择外部时钟源



2设置串口


" Q4 [/ v  L) `1 s* i; m2 S0 s/ f
1点击USATR1   
! ^% H+ U7 {6 K5 V' u  \3 w9 P2设置MODE为异步通信(Asynchronous)      
3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
* R, H7 I6 F5 e+ p8 M7 H4GPIO引脚设置 USART1_RX/USART_TX
5 NVIC Settings 一栏使能接收中断



- C  w5 x3 A* o  Y' T0 f3设置时钟



我的是  外部晶振为8MHz
  t) r7 c, P* ~
  \7 i8 {% }9 w- H" M/ x+ N, U1选择外部时钟HSE 8MHz   
2PLL锁相环倍频72倍
3系统时钟来源选择为PLL
* h5 u/ ?9 Y3 N0 ?) W4设置APB1分频器为 /2

: ]9 K6 m; Z( T. x- i32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)》

$ G' S* G& J1 E" N9 T" R: [4项目文件设置


9 I$ Z5 C  Q% t) |
. J6 `( ]7 S; {/ C$ ~1 设置项目名称
2 设置存储路径
9 V( V; y  U9 U2 |% I3 选择所用IDE
5 a2 ^8 R) n' x5 a8 U  c/ G


5创建工程文件
, t! W9 V9 P+ B$ r5 g/ ~' H
6 s5 r6 `/ f8 t' C$ G* I. H! v然后点击GENERATE CODE  创建工程


配置下载工具
' c/ N9 M3 p% M& `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
1 |1 |8 X# n8 K

$ o. A- T: D/ I- ]( H

4 H# ~' b$ _9 r* V& iHAL库UART函数库介绍

1 S  [3 ]: R- u. D' O. T, M  UART结构体定义
* i/ k% W, E8 }" ~; e. H8 A6 B
4 E3 {; ?# D5 e6 z3 z$ f% b

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

9 N" k! ~6 e  p! ?4 X可以自行修改



& b9 ^! r2 M; h: T, d/ F1、串口发送/接收函数
2 Y1 k, Y* y7 j7 L: ]0 m! c
HAL_UART_Transmit();串口发送数据，使用超时管理机制
, {& ^; i- |0 O  H8 N7 lHAL_UART_Receive();串口接收数据，使用超时管理机制
$ d' T2 D/ T9 @4 J5 pHAL_UART_Transmit_IT();串口中断模式发送  
- i2 P$ y! z) BHAL_UART_Receive_IT();串口中断模式接收
HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式发送
+ N  A: d' y- Y4 j  h3 |8 ^3 v  V" o( O5 IHAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式接收
这几个函数的参数基本都是一样的，我们挑两个讲解一下
6 |/ q5 [# V7 \/ u
: T( J$ [; m" c# g5 y, E- r串口发送数据：

/ K2 c. q) K0 j1 p

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

复制代码

0 w6 K6 n! i9 z; Q3 z! p4 }1 y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）。
9 _& f+ @9 s# F0 ~# w+ {0 Y
7 F  u; @: ^6 h" i参数：

UART_HandleTypeDef *huart      UATR的别名    如 :   UART_HandleTypeDef huart1;   别名就是huart1  
*pData      需要发送的数据
Size    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. 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

中断接收数据：
0 z/ Q  r) i: F, i( m) h' x

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

复制代码

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。
3 W* l2 V4 u. U4 i2 D7 G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)

参数：

UART_HandleTypeDef *huart      UATR的别名    如 :   UART_HandleTypeDef huart1;   别名就是huart1  
, A2 g1 u: P1 y' W*pData      接收到的数据存放地址
5 {1 u# @& J: l2 M- wSize    接收的字节数
% U) x' _* M2 C# c* l

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

2、串口中断函数
. j# k% E$ i' Z4 p; ~) K
" C4 E7 K% M, A9 P( t6 [4 f$ P8 u" d3 UHAL_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
# k6 G# V4 e! S  I& lHAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口发送一半中断回调函数（用的较少）
HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  //串口接收中断回调函数
; y/ i' Q8 o0 G6 w; u6 _2 F7 V" VHAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);//串口接收一半回调函数（用的较少）
% d3 e; Y2 y4 N  b; oHAL_UART_ErrorCallback();串口接收错误函数
" u  M/ i6 i7 A& _4 a) a$ g/ b* I4 {
0 i9 a" z, ?5 ^3 _3 U3 ?1 Q串口接收中断回调函数：
4 \  i: q1 r2 l  c; v
/ d+ {3 |; d& q- y1 Q9 Y7 c" a; N

1. HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);  

复制代码

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，

. Z* f4 E; V1 y. ]$ ^, _& ^          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，
5 w, J* \2 f$ s% X1 b+ q
1 n; X+ }% [5 k( l% D; }; ]" \0 E参数：

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

1 _! R( g2 N+ X# v0 O' z4 n+ W串口中断处理函数
" w; M* E# I8 b3 e: D% E7 o0 ^
9 r1 I+ s! B2 k0 t# m8 k

1. HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);  

复制代码

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
+ ]  Z" t: ]. s3 ]8 V% A* g. L
如果接收数据，则会进行接收中断处理函数

1. /* UART in mode Receiver ---------------------------------------------------*/
   
2.   if((tmp_flag != RESET) && (tmp_it_source != RESET))
   
3.   {
   / N7 q8 G6 a+ [
4.     UART_Receive_IT(huart);
   
5.   }

复制代码

, L  G5 q: |. _8 m如果发送数据，则会进行发送中断处理函数
4 b9 P' U6 S; J- S) `+ [
7 z. v5 s* f" e6 \2 P, o

1.   /* UART in mode Transmitter ------------------------------------------------*/
   9 |% I, R% l5 F
2.   if (((isrflags & USART_SR_TXE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TXEIE) != RESET))
   9 U$ ~# f' n$ v% q3 i5 V+ i2 O
3.   {
   5 U; o) ^* g( g3 n2 C
4.     UART_Transmit_IT(huart);
   * V! J% [& J3 \; ^4 f' L" V9 }  {
5.     return;
   1 R- z  f2 E# Z" R. O% p
6.   }

复制代码

# F% g$ `$ p' y+ a  l7 c3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
1 s# K/ ]+ j* J. L3 ]8 G0 I  t1 X) ^
  举例：     
7 v5 N. \0 S4 S7 c4 `$ {3 U" A8 R

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

复制代码

  t3 P. k, E4 R1 V. ZUSART接收与发送
重新定义printf函数
3 F2 G9 [( V; T7 c  D# Q在 stm32f4xx_hal.c中包含#include <stdio.h>
( G& o! N/ n! }6 Q; A& S3 d# ^

1. #include "stm32f4xx_hal.h"
   5 ^  O3 @3 {; a: t; ]: z
2. #include <stdio.h>
   9 S8 k, w1 O% e4 O) r2 ]; J! }
3. extern UART_HandleTypeDef huart1;   //声明串口

复制代码

6 m. Y  y5 F0 r" J3 E  z) P在 stm32f4xx_hal.c 中重写fget和fput函数

1. /**
   % }8 z  ^" o) g: h5 Y# V
2.   * 函数功能: 重定向c库函数printf到DEBUG_USARTx
   * e* b0 O( c/ |1 z# C. n
3.   * 输入参数: 无
   
4.   * 返 回 值: 无
   + p5 p5 u' r0 G5 a- \7 V2 R  ^
5.   * 说    明：无
   
6.   */
   6 Y; L8 U% p8 n: c1 W& v" t
7. int fputc(int ch, FILE *f)
   
8. {
   6 I/ @6 {; B% F" W- g
9.   HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
   6 M3 V* i. r' m& G3 t3 L2 K3 s
10.   return ch;
    
11. }
    
12. 
    
13. /**
    
14.   * 函数功能: 重定向c库函数getchar,scanf到DEBUG_USARTx
    & j2 I, v9 h+ }  W
15.   * 输入参数: 无
    
16.   * 返 回 值: 无
    1 t$ d# o! Q" ]4 D- h
17.   * 说    明：无
    
18.   */
    . Y$ m3 o7 i0 V1 P+ h7 Y! r
19. int fgetc(FILE *f)
    ; _' X/ X. G$ `6 m; ^
20. {
    , s; ^' u+ w) h! S2 R
21.   uint8_t ch = 0;
    
22.   HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
    
23.   return ch;
    
24. }

复制代码

8 m$ |0 X1 v. u1 H0 O6 U在main.c中添加

1. #define RXBUFFERSIZE  256
   
2. char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];
   : j) \) r4 V; P6 a* N* y; c8 B. q

复制代码

1. 
   ' W+ q* W! L, e; C2 o& e
2.   while (1)
   4 Z+ x0 U' i; C0 Q6 P/ x# }; `
3.   {
   6 l; ?$ |( K- S8 @; N8 \. \0 s
4.     /* USER CODE END WHILE */
   
5.                         printf("Z小旋测试\n");
   
6.                         HAL_Delay(1000);
   
7.     /* USER CODE BEGIN 3 */
   
8.   }

复制代码

8 g0 d5 \2 `% T之后便可以使用Printf函数和Scanf，getchar函数

9 x* ^) `1 U1 V2 k

; X/ h; A# T2 A3 ~UART接收中断
: ?$ {0 n$ o0 t( y5 Q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

/ t: w$ g6 y( |- H# |4 e& k具体流程：
1、初始化串口
0 H5 u9 h5 L  v
2、在main中第一次调用接收中断函数

3、进入接收中断，接收完数据  进入中断回调函数
- o1 i) I1 [7 n" i" c
4、修改HAL_UART_RxCpltCallback中断回调函数，处理接收的数据，
; e7 j: O$ V: _9 D- ^7 H8 q' w4 t
: x& {8 t0 o2 P% @4 o7 \$ J5  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

函数流程图：

# O0 @5 r8 U) O! n; x; sHAL_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)   ->   
HAL_UART_RxCpltCallback(huart);(中断回调函数)

- V# _( h# E) M: x& C/ O. a- ]HAL_UART_RxCpltCallback函数就是用户要重写在main.c里的回调函数。

: w; V; k2 l4 o; D代码实现：
7 G, f# i% C# Z% U% O
/ l$ S0 ]. T$ Q    并在main.c中添加下列定义：

( n8 ]/ y" s4 j

1. #include <string.h>
   
2. 
   
3. #define RXBUFFERSIZE  256     //最大接收字节数
   # o7 Z+ K$ r' W: ]5 v0 w# e5 l/ {
4. char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];   //接收数据
   & |# @  D$ J0 J, i+ I" S
5. uint8_t aRxBuffer;                        //接收中断缓冲
   
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 */
   
2.         HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);
   
3. /* USER CODE END 2 */

复制代码

+ I8 k# s. ~! }- U* V7 b/ K4 X在main.c下方添加中断回调函数
4 i- D6 F5 S6 g
. U, s9 p& |5 V7 i3 H

1. /* USER CODE BEGIN 4 */
   
2. 
   1 L: P; O- s( @
3. void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   
4. {
   # G& v* P' Q  `- e- @$ Z6 i
5.   /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
   7 s' S3 `) v- I
6.   UNUSED(huart);
   2 e$ a3 S3 D- _  N) Q
7.   /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
   
8.            the HAL_UART_TxCpltCallback could be implemented in the user file
   
9.    */
   
10. 
    / R9 O" I1 n. d% z5 i$ y
11.         if(Uart1_Rx_Cnt >= 255)  //溢出判断
    2 d  ?# X8 F- Y0 x& E7 N
12.         {
    / }2 o* B/ C- r3 p
13.                 Uart1_Rx_Cnt = 0;
    - e- G- B. k) p9 g% W
14.                 memset(RxBuffer,0x00,sizeof(RxBuffer));
    
15.                 HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"数据溢出", 10,0xFFFF);         
    9 @9 _& b& a% _" l; P; [
16. 
    - v8 ~; E( [4 P" K4 x: _' P
17.         }
    
18.         else
    
19.         {
    1 O" A8 h* ]2 [
20.                 RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt++] = aRxBuffer;   //接收数据转存
    
21.         
    & \, E/ T" j' o! m
22.                 if((RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-1] == 0x0A)&&(RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-2] == 0x0D)) //判断结束位
    
23.                 {
    
24.                         HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&RxBuffer, Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); //将收到的信息发送出去
    + T2 M8 q* s1 [( g& y2 X
25.             while(HAL_UART_GetState(&huart1) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX);//检测UART发送结束
    8 A( d8 R9 A0 [" |# v* x! F
26.                         Uart1_Rx_Cnt = 0;
    
27.                         memset(RxBuffer,0x00,sizeof(RxBuffer)); //清空数组
    
28.                 }
    + i1 T+ H, n) L5 r6 g) U
29.         }
    ( Q8 C$ `  G/ }0 Y: I- Y
30.         
    3 b$ i& y6 A" J
31.         HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);   //再开启接收中断
    
32. }
      T# o$ @! p& T5 i, d
33. /* USER CODE END 4 */

复制代码

6 k2 e$ V. J4 p) `发送数据被正常返回

2 E# _6 Q! U' b+ Z5 W


( z- F; x) s% @5 f4 [
1 H: X0 [9 }. R+ J. ~