分享本文学习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。

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所用工具

1、芯片：STM32F407ZET6

2、STM32CubeMx软件

3、IDE：MDK-Keil软件

4、STM32F1xx/STM32F4xxHAL库

5、串口：使用USART1 PA9,PA10

知识概括

• STM32CubeMX创建串口例程
• HAL库UATR函数库
• 重定义printf函数
• HAL库，UART中断接收
• HAL库UATR接收与发送例程
  
  9 S* J9 K6 ?, S( b
  

    下面介绍工程的创建过程。

设置RCC

    设置高速外部时钟HSE 选择外部时钟源。

设置串口

• 点击USATR1
• 设置MODE为异步通信(Asynchronous)
• 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
  
  
  
  * F, p4 O/ D" I) ^

设置时钟

我用的外部晶振为8MHz。

• 1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
• 4设置APB1分频器为 /2
  
  
  " R% q) ~$ v3 @- F4 _4 r3 N* F
  

    如果不懂STM32的时钟树框图的话，请看《【STM32】系统时钟RCC详解(超详细，超全面)》

# p2 u8 j1 S! ?5 C1 J0 k# |- U

项目文件设置

• 1 设置项目名称
• 2 设置存储路径
• 3 选择所用IDE
  & @5 }8 `. U5 O; I2 ^4 P. f- V  L
  
  
  

创建工程文件

    然后点击GENERATE CODE  创建工程。

配置下载工具

    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。

下面介绍下HAL库UART函数库。
" u  M6 R2 t; l, ]9 K

UART结构体定义

• 
  
  

UART_HandleTypeDef huart1;

    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。

    串口发送/接收函数如下。

• HAL_UART_Transmit();串口发送数据，使用超时管理机制
• HAL_UART_Receive();串口接收数据，使用超时管理机制
• HAL_UART_Transmit_IT();串口中断模式发送
• HAL_UART_Receive_IT();串口中断模式接收
• HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式发送
• HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式接收
  # G1 D: w* l% n/ s9 e9 c1 L, a
  
  
  

    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：

• 
  
  , V) \! G0 i# Q" {% M* ~/ |

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

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）。

参数：

• UART_HandleTypeDef *huart 是UATR的别名，如 :     
  
  2 a& K3 Q9 ], m9 x! a5 \
  • 
    
    
  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
  6 T) S. [8 w' v1 a5 B
  
  , A* ?0 }1 h+ E1 a
  6 ~. h) r- U& O- k

    举例：

• 
  
  4 D8 [* ~& x5 K& g( G! `% u

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
( v# G, e2 h8 U* A; Q

中断接收数据：

• 
  " U5 u- j$ f, s$ c
  0 ^' O3 V: z6 R7 ]8 a2 B

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

    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。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 是UATR的别名，如 :   
  
  - u  u8 [! V. e9 E3 z0 u
  • 
    
    
  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
  
  
  - W/ V* n% m5 U' g6 w
  

    举例：

• 
  
  ! f- _9 v+ R& T! o' e" U! w

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

    如下是串口中断函数。

• HAL_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
• HAL_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
• HAL_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
  % x. |. j: n, ?- _
  
  0 |1 G% h$ b2 w( Q) H
  

串口接收中断回调函数：

• 
  
  

HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

    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，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。

参数：

• UART_HandleTypeDef *huart 是UATR的别名，如 :  
  
  + E. E3 K+ y: p6 f
  
  • 
    ( A; z$ `, T4 B" F2 \
    8 g3 M, |& @8 z2 z0 e: j, r# k
  UART_HandleTypeDef huart1;   //别名就是huart1
  

串口中断处理函数

• 
  
  ' s/ s" k/ ~" [

HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);

    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。

• 
  
  

/* UART in mode Receiver -----------------------------*/if((tmp_flag != RESET) && (tmp_it_source != RESET)){UART_Receive_IT(huart);}

    如果发送数据，则会进行发送中断处理函数。

• 
  
  

/* UART in mode Transmitter --------------------------*/if (((isrflags & USART_SR_TXE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TXEIE) != RESET)){UART_Transmit_IT(huart);return;}

串口查询函数

• 
  1 r6 [: p8 Y3 G2 B
  

HAL_UART_GetState();  //判断UART的接收是否结束，或者发送数据是否忙碌

举例：   

• 
  ( z: Q- U  ?5 p8 k' z: \
  ; \$ v4 H( o; e  s

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

USART接收与发送
) A& x( D* w  j' N) W    重新定义printf函数，在 stm32f4xx_hal.c中包含#include <stdio.h>

• 
  
  

#include"stm32f4xx_hal.h"#include<stdio.h>extern UART_HandleTypeDef huart1; //声明串口

    在 stm32f4xx_hal.c 中重写fget和fput函数。

    在main.c中添加如下代码。

• 
  
  / Z/ T: j) o. R" Q' G9 I( s

#define RXBUFFERSIZE  256char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];while (1){/* USER CODE END WHILE */printf("Z小旋测试\n");HAL_Delay(1000);/* USER CODE BEGIN 3 */}

    之后便可以使用Printf函数和Scanf，getchar函数。

关于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，具体流程：

% X$ ^$ b1 C9 g! ?# I

• 初始化串口
• 在main中第一次调用接收中断函数
• 进入接收中断，接收完数据  进入中断回调函数
• 修改HAL_UART_RxCpltCallback中断回调函数，处理接收的数据
• 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
  
  0 S6 }, Y7 `1 b, }3 b
  + \8 O, P- D8 X% X4 w. B- K

函数流程：

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)   ->    HAL_UART_RxCpltCallback(huart);(中断回调函数)

    HAL_UART_RxCpltCallback函数就是用户要重写在main.c里的回调函数。

代码实现：

   并在main.c中添加下列定义：

• 
  6 G& S- A. I% z7 U  p
  3 }! B. ?: O; p' p: R& y

#include<string.h>#define RXBUFFERSIZE  256 //最大接收字节数char RxBuffer[RXBUFFERSIZE];  //接收数据uint8_t aRxBuffer;        //接收中断缓冲uint8_t Uart1_Rx_Cnt = 0;        //接收缓冲计数

    在main()主函数中，调用一次接收中断函数。

• 
  " G7 e+ F! \# I5 ]" }# o8 j7 Q
  

/* USER CODE BEGIN 2 */HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);/* USER CODE END 2 */

    在main.c下方添加中断回调函数

• 
  
  ' k  [. ]: p, U4 S5 m2 C% R$ @

/* USER CODE BEGIN 4 */voidHAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart){/* Prevent unused argument(s) compilation warning */UNUSED(huart);/* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,the HAL_UART_TxCpltCallback could be implemented in the user file*/if(Uart1_Rx_Cnt >= 255) //溢出判断{Uart1_Rx_Cnt = 0;memset(RxBuffer,0x00,sizeof(RxBuffer));HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"数据溢出", 10,0xFFFF);}else{RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt++] = aRxBuffer; //接收数据转存if((RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-1] == 0x0A)&&(RxBuffer[Uart1_Rx_Cnt-2] == 0x0D)) //判断结束位{HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&RxBuffer, Uart1_Rx_Cnt,0xFFFF); //将收到的信息发送出去while(HAL_UART_GetState(&huart1) == HAL_UART_STATE_BUSY_TX);//检测UART发送结束Uart1_Rx_Cnt = 0;memset(RxBuffer,0x00,sizeof(RxBuffer)); //清空数组}}HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1); //再开启接收中断}/* USER CODE END 4 */

    发送数据被正常返回。
% Z! ^# E, j! G0 b0 d. S

' A$ P" Q0 {" x0 h2 F" B