STM32HAL库USART外设配置流程及库函数讲解

HAL库中USART外设配置流程及库函数讲解

一说到串口通信，及必须说一下aRS-232/485协议。232协议标准物理接口就是我们常用的DB9串口线

RS-232电平：
逻辑1：-15~-3
逻辑0： +3~+15
COMS电平：
逻辑1：3.3
逻辑0： 0v
TTL电平
逻辑1：5v
逻辑0：0v

电平转换问题：

TTL和COMS电平不能和232电平直接通信，会烧坏单片机。
经过电平转换芯片

常见转换芯片

MAX232
串口通信一般三根线：两个设备之间TX，RX必须交叉连接，。
现在电脑一般都没有DB9接口了，STM32一般都用USB口与电脑通信，开发板连接串口模块，USB插入电脑。
若开发板中没有板载电平转换芯片，要借助串口转换模块。

注意

现在电脑中一般已经没有了串口外设，现在要使用串口，要安装驱动用USB来模拟串口，所以电脑中需要安装对应芯片驱动CH340

USART/UART异步通信配置步骤：

HAL库初始化USART：
bsp_usart.c

  
#include "./usart/bsp_debug_usart.h"

UART_HandleTypeDef UartHandle;
//extern uint8_t ucTemp;  

 /**
  * @brief  DEBUG_USART GPIO 配置,工作模式配置。115200 8-N-1
  * @param  无
  * @retval 无
  */  
void DEBUG_USART_Config(void)
{ 
  
  UartHandle.Instance          = DEBUG_USART;
  
  UartHandle.Init.BaudRate     = DEBUG_USART_BAUDRATE;
  UartHandle.Init.WordLength   = UART_WORDLENGTH_8B;
  UartHandle.Init.StopBits     = UART_STOPBITS_1;
  UartHandle.Init.Parity       = UART_PARITY_NONE;
  UartHandle.Init.HwFlowCtl    = UART_HWCONTROL_NONE;
  UartHandle.Init.Mode         = UART_MODE_TX_RX;
	
  
  HAL_UART_Init(&UartHandle);
   
 /*使能串口接收断 */
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&UartHandle,UART_IT_RXNE);  
}


/**
  * @brief UART MSP 初始化 
  * @param huart: UART handle
  * @retval 无
  */
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
{  
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;
  
  DEBUG_USART_CLK_ENABLE();
	
	DEBUG_USART_RX_GPIO_CLK_ENABLE();
  DEBUG_USART_TX_GPIO_CLK_ENABLE();
  
/**USART1 GPIO Configuration    
  PA9     ------> USART1_TX
  PA10    ------> USART1_RX 
  */
  /* 配置Tx引脚为复用功能  */
  GPIO_InitStruct.Pin = DEBUG_USART_TX_PIN;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed =  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
  
  /* 配置Rx引脚为复用功能 */
  GPIO_InitStruct.Pin = DEBUG_USART_RX_PIN;
  GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_AF_INPUT;	//模式要设置为复用输入模式！	
  HAL_GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct); 
 
  HAL_NVIC_SetPriority(DEBUG_USART_IRQ ,0,1);	//抢占优先级0，子优先级1
  HAL_NVIC_EnableIRQ(DEBUG_USART_IRQ );		    //使能USART1中断通道  
}


/*****************  发送字符串 **********************/
void Usart_SendString(uint8_t *str)
{
	unsigned int k=0;
  do 
  {
      HAL_UART_Transmit(&UartHandle,(uint8_t *)(str + k) ,1,1000);
      k++;
  } while(*(str + k)!='\0');
  
}
//重定向c库函数printf到串口DEBUG_USART，重定向后可使用printf函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	/* 发送一个字节数据到串口DEBUG_USART */
	HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t *)&ch, 1, 1000);	
	
	return (ch);
}

//重定向c库函数scanf到串口DEBUG_USART，重写向后可使用scanf、getchar等函数
int fgetc(FILE *f)
{		
	int ch;
	HAL_UART_Receive(&UartHandle, (uint8_t *)&ch, 1, 1000);	
	return (ch);
}

/*********************************************END OF FILE**********************/

bsp_usart.h

#ifndef __DEBUG_USART_H
#define	__DEBUG_USART_H

#include "stm32f1xx.h"
#include <stdio.h>

//串口波特率
#define DEBUG_USART_BAUDRATE                    115200

//引脚定义
/*******************************************************/
#define DEBUG_USART                             USART1
#define DEBUG_USART_CLK_ENABLE()                __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

#define DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT                GPIOA
#define DEBUG_USART_RX_GPIO_CLK_ENABLE()        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define DEBUG_USART_RX_PIN                      GPIO_PIN_10

#define DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT                GPIOA
#define DEBUG_USART_TX_GPIO_CLK_ENABLE()       __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define DEBUG_USART_TX_PIN                      GPIO_PIN_9

#define DEBUG_USART_IRQHandler                  USART1_IRQHandler
#define DEBUG_USART_IRQ                 		    USART1_IRQn
/************************************************************/

void Usart_SendString(uint8_t *str);
void DEBUG_USART_Config(void);
int fputc(int ch, FILE *f);
int fgetc(FILE *f);
extern UART_HandleTypeDef UartHandle;
#endif /* __USART1_H */

mian.c

int main(void)
{
  HAL_Init();        
  /* 配置系统时钟为72 MHz */ 
  SystemClock_Config();
	   
  /*初始化USART 配置模式为 115200 8-N-1，中断接收*/
  DEBUG_USART_Config();
  
	/*调用printf函数，因为重定向了fputc，printf的内容会输出到串口*/
	printf("欢迎使用野火开发板\n");	

	/*自定义函数方式*/
	Usart_SendString( (uint8_t *)"自定义函数输出：这是一个串口中断接收回显实验\n" );
	
  while(1)
	{		
	}
}

HAL库USART外设驱动函数：

/** @addtogroup UART_Exported_Functions_Group2
  * @{
  */
/* IO operation functions *******************************************************/
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAPause(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAResume(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart);
/* Transfer Abort functions */
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Abort(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_AbortTransmit(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_AbortReceive(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Abort_IT(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_AbortTransmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_AbortReceive_IT(UART_HandleTypeDef *huart);

void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_AbortCpltCallback (UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_AbortTransmitCpltCallback (UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_AbortReceiveCpltCallback (UART_HandleTypeDef *huart);
/**

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
作用:以中断的方式接收指定字节的数据
形参1是UART_ HandleTypeDef结构体类型指针变量
形参2是指向接收数据缓冲区
形参3是要接收的数据大小，以字节为单位
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
作用:以阻塞的方式发送指定字节的数据
形参1 : UART_ HandleTypeDef 结构体类型指针变量
形参2:指向要发送的数据地址
形参3:要发送的数据大小，以字节为单位
形参4:设置的超时时间，以ms单位