基础篇007. 串行通信（二）--中断方式接收数据

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1. 实验任务

2. 硬件原理

3. 利用STM32CubeMX创建MDK工程

4.1 UART串口printf，scanf函数串口重定向

1. 实验任务

利用STM32CubeMX，创建MDK工程，使用中断方式，实现串口接收数据，然后在转发到串口。

本实验是串行通信的第二部分，基础知识已在上一篇讲述：

基础篇007. 串行通信（一）--阻塞方式发送接收

2. 硬件原理

1）指示灯 DS0、 DS1分别连接到PA8和PD2.

2） 3个按键： KEY0、 KEY1 和 KEY_UP，分别连接到PA13、PA15、PA0。

3. 利用STM32CubeMX创建MDK工程

3.1 STM32CubeMX工程创建

选择File下的New Project：

选择芯片类型（本文为stm32f103RBt6），选择下边的item，然后Start Project：

3.2 配置调试方式

点击左侧的System Core下的SYS，将Debug设置为Serial Wire:

3.3 配置时钟电路

配置时钟：将RCC下的HSE设置为Crystal/Ceramic Resonator

3.4 配置GPIO

结合开发版的硬件电路，进行GPIO设置

选择GPIO，依次将PA8、PD2设置为GPIO_Output，3个按键对应的IO口设置为输入，KEY0、 KEY1 和 KEY_UP，分别连接到PA13、PA15、PA0。

KEY0（PA13）是低电平有效的，需要将PA13设置为GPIO_Input,在STM32内部设置上拉：

各IO口设置后的参见见上图。

3.5 配置串口参数

USART1参数配置：

在 Connectivity 中选择 USART1 设置，并选择 Asynchronous 异步通信。

波特率为 115200 Bits/s。传输数据长度为 8 Bit。奇偶检验 None，停止位 1 ，接收和发送都使能。

配置串口中断：

检查NVIC

3.6 配置时钟

结合开发版的硬件电路，选择Clock Configuration，做如下配置：

3.7 项目配置

在Project Manager下的Project中设置工程名称和工程路径，并选择编译软件。取消勾选Use lastest available version，选择其他版本：

代码生成设置：

在Code Generate中选择第二个，然后Generate Code，即生成代码:

可以打开MDK工程编辑了。

4. 串行通信实验

4.1 UART串口printf，scanf函数串口重定向

这部分内容与上一节相同。

在学习C语言时我们经常使用C语言标准函数库输入输出函数，比如printf、scanf、getchar等。为让开发板也支持这些函数需要把USART发送和接收函数添加到这些函数的内部函数内。

在C语言HAL库中，fputc函数是printf函数内部的一个函数，功能是将字符ch写入到文件指针f所指向文件的当前写指针位置，简单理解就是把字符写入到特定文件中。

fgetc函数与fputc函数非常相似，实现字符读取功能。在使用scanf函数时需要注意字符输入格式。

注意：

使用fput和fgetc函数达到重定向C语言HAL库输入输出函数必须在MDK的工程选项把“UseMicroLIB”勾选上，MicoroLIB是缺省C库的备选库，它对标准C库进行了高度优化使代码更少，占用更少资源。

为使用printf、scanf函数需要在文件中包含stdio.h头文件。

在usart.c文件的user code 0 区域内：

输入如下内容：

//! 用户添加的代码--->>>

#include "stdio.h"

// 加入以下代码,支持printf函数,而不需要选择use MicroLIB
#if 1                                                        // 方便调试，改为“#if 0”不要以下功能
#if defined(__ARMCC_VERSION) && (__ARMCC_VERSION >= 6010050) // AC6编译器
// 加入以下代码,支持printf函数,而不需要选择use MicroLIB
__asm(".global __use_no_semihosting\n\t");
void _sys_exit(int x)
{ // 定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
  x = x;
}
/* __use_no_semihosting was requested, but _ttywrch was */
void _ttywrch(int ch)
{
  ch = ch;
}
FILE __stdout;
#elif defined(__CC_ARM) // AC5编译器
// #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#pragma import(__use_no_semihosting)
// 标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
  int handle;
};
FILE __stdout;
void _sys_exit(int x)
{
  x = x;
}
#endif
//重定义fputc函数
// int fputc(int ch, FILE *f)
//{
//	while((USART1->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕
//	USART1->DR = (u8) ch;
//	return ch;
// }

// 重定向 c 库函数 printf 到串口 USARTx，重定向后可使用 printf 函数
// 重定向 c 库函数 scanf 到串口 USARTx，重写向后可使用 scanf、 getchar 等函数
// 使用 printf、 scanf 函数需要在文件中包含 stdio.h 头文件。
#if defined(__GNUC__) && !defined(__clang__)
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#define GETCHAR_PROTOTYPE int __io_getchar(FILE *f)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#define GETCHAR_PROTOTYPE int fgetc(FILE *f)
#endif
// 改写fputc函数。【有多个串口是，需要修改下面的代码】
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
  // 发送一个字节数据到串口USARTx
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 1000); // 发送数据到串口
  return ch;
}

GETCHAR_PROTOTYPE
{
  uint8_t ch = 0;
  // 等待串口输入数据
  // while (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_RXNE) == RESET);
  HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}
#endif

//! 用户添加的变量定义--->>>
uint8_t Rx1_Byte;      // 定义串口1接收字节寄存器
uint8_t Rx1_Buff[256]; // 定义串口1接收缓冲器，此处默认最大缓存为256字节。
uint16_t Rx1_Count;    // 定义串口1接收计数器

4.2 开启中断

在usart.c文件中的函数void MX_USART1_UART_Init(void)内：

  //! 用户添加的代码--->>>
  HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &Rx1_Byte, 1); // 开启接收中断：标志位UART_IT_RXNE，并设置接收缓冲以及接收缓冲接收最大数据量
  //__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);      //开启接收中断

4.3 中断回调函数

在usart.c文件中末尾的：

输入如下内容：

//! 用户添加的代码--->>>
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  if (huart->Instance == USART1) // 如果是串口1
  {
    Rx1_Buff[Rx1_Count++] = Rx1_Byte; //接收到的数据存入缓存
    if (Rx1_Byte == 0x0a) // 要求发送数据到串口时，以\n结束【0x0a是"\n"换行符NewLine】
    {//转发接收到的数据到串口
      while(HAL_UART_Transmit(&huart1,Rx1_Buff,Rx1_Count-1,1000)!=HAL_OK);
      Rx1_Count = 0;  //计数器复位
    }
    if (Rx1_Count >= 254)
    {
      Rx1_Count = 0;
    }
    while(HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&Rx1_Byte,1)!=HAL_OK)
      ; // 一次处理完成之后，重新开中断
  }
}

注意：根据上述串口数据接收程序，发送数据时，需使用“\n”结束，否则会一直等待发送，看不到输出结果。

可以在主程序中使用printf("\n");发送数据，也可以使用串口调试助手。

4.4 main()函数修改

#include "stdio.h"

  uint16_t times = 0;

    if(times%500==0)
    {
      if (__ARMCC_VERSION > 6000000)
        printf("您编译工程时选择的是ARMCLANG（AC6）编译器\n");
      else
        printf("您编译工程时选择的是ARMCC(AC5)编译器\n");
      printf("\n");
      printf("实验内容：串口采用中断方式接收数据，然后转发输出。\n");
      printf("请按下开发板中的Key0按键，或者用串口调试助手发送数据！\n");
      printf("重要提示：使用野人家园串口助手时，请在发送设置中选择自动发送附加位，校验算法需选择”无“，指令结束符处填写：”0A“\n\n");
    }
    if(!HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port,KEY0_Pin))
    {
      printf("您刚才按下了key0!\n");
      HAL_Delay(200);
    }
    times++;
    HAL_Delay(10);
	}