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[STM32F4] 【STM32F469I试用】+4.STM32CubeMX配置串口通信（轮询，中断，DM...

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 楼主| liuyuliuyuliuyu 发表于 2015-12-21 23:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
串口通信, STM32F4, DM, STM32CubeMX, pi
本帖最后由 liuyuliuyuliuyu 于 2015-12-22 10:11 编辑

       开发环境：MDK5.14 和STM32CubeMX4.11。
       在上一个帖子STM32CubeMX按键控制流水灯（https://bbs.21ic.com/forum.html?mo ... peid%26typeid%3D350）的基础上，继续学习串口通信。
       使用STM32CubeMX配置串口通信，需要用到HAL库。HAL库中实现串口通信有三种方式：轮询、中断和ＤＭＡ。和串口通信相关的初始化部分通过STM32CubeMX软件配置，具体过程在下面的例子中说明。
       轮询模式：为堵塞模式，使用超时管理机制。
发送函数：
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  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
参数：
huart: 指向串口结构体（通过STM32CubeMX软件配置串口时会生成，包含串口通信相关的信息）的指针。
pData: 指向发送数据块的指针
Size: 发送数据的数量
Timeout: 超时周期
返回值：HAL status：HAL_OK ，HAL_ERROR，HAL_BUSY ，HAL_TIMEOUT
接收函数：
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  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
参数：
huart: 指向串口结构体的指针。
pData: 指向接收数据块的指针
Size: 接收数据的数量
Timeout: 超时周期
返回值：HAL status，HAL_OK ，HAL_ERROR，HAL_BUSY ，HAL_TIMEOUT
必须在指定的时间内接收到指定数量的数据才会返回HAL_OK。
      中断模式： 非堵塞模式。和UART相关的中断：发生完成中断，结束中断和错误中断。
发送函数： 用于开启中断发送
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  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
参数：
huart: 指向串口结构体的指针。
pData: 指向发送数据块的指针
Size: 发送数据的数量
返回值：HAL status：HAL_OK ，HAL_ERROR，HAL_BUSY
接收函数：用于开启中断接收
复制
  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
参数：
huart: 指向串口结构体的指针。
pData: 指向接收数据块的指针
Size: 接收数据的数量
返回值：HAL status，HAL_OK ，HAL_ERROR，HAL_BUSY ，HAL_TIMEOUT
必须接收到指定数量的数据才会触发中断。
相关的回调函数：
HAL_UART_TxCpltCallback():发送完成后，通过中断处理函数调用。
HAL_UART_RxCpltCallback():接收完成后，通过中断处理函数调用。
HAL_UART_ErrorCallback()：传输过程中出现错误时，通过中断处理函数调用。
可以在回调函数里定制自己的代码。
      ＤＭＡ模式：非堵塞模式。
发送函数： 用于开启ＤＭＡ发送
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  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
参数：
huart: 指向串口结构体的指针。
pData: 指向发送数据块的指针
Size: 发送数据的数量
返回值：HAL status，HAL_OK ，HAL_ERROR，HAL_BUSY
接收函数：用于开启DMA接收
复制
  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
参数：
huart: 指向串口结构体的指针。
pData: 指向接收数据块的指针
Size: 接收数据的数量
返回值：HAL status，HAL_OK ，HAL_ERROR，HAL_BUSY ，HAL_TIMEOUT
必须接收到指定数量的数据才会完成一次DMA传输。
相关的回调函数（使用回调函数需要开启串口中断）：
HAL_UART_TxHalfCpltCallback():一半数据(half transfer)发送完成后，通过中断处理函数调用。
HAL_UART_TxCpltCallback():发送完成后，通过中断处理函数调用。
HAL_UART_RxHalfCpltCallback():一半数据(half transfer)接收完成后，通过中断处理函数调用。
HAL_UART_RxCpltCallback():接收完成后，通过中断处理函数调用。
HAL_UART_ErrorCallback()：传输过程中出现错误时，通过中断处理函数调用。
可以在回调函数里定制自己的代码。
     暂停ＤＭＡ传输：
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  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAPause(UART_HandleTypeDef *huart)
    恢复DMA传输:
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  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAResume(UART_HandleTypeDef *huart)
     停止ＤＭＡ传输：
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  1. HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart)
参数：huart: 指向串口结构体的指针。
返回值：HAL status，HAL_OK

     下面通过简单的例子说明：
      发板的USART3使用的是PB10和PB11引脚，但是使能USART3的时候默认引脚是PC10和PC11。因此需要先配置PB10和PB11引脚，在使能USART。相关的电路图如下：
1.png

   轮询模式：
在STM32CubeMX软件中，分别配置PB10和PB11为串口收发，接着使能USART3，最后配置串口通信相关的参数：
2.png
3.png
4.png
5.png
生成MDK工程并打开，在main.c文件中，定义全局变量用于收发：
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  1. uint8_t aTxBuffer[] = "** UART__ComPolling ** \r\n";
    

  2. uint8_t aRxBuffer[32];
在主函数的while循环之前，发送一个字符串，如果发送失败，点亮LED：
复制
  1. HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET);
    

  2.         HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_SET);
    

  3.         HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);
    

  4.         HAL_GPIO_WritePin(GPIOK,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);
    

  5.         if(HAL_UART_Transmit(&huart3,(uint8_t *)aTxBuffer,32,5000)!= HAL_OK)
    

  6.         {
    

  7.                         HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_RESET);
    

  8.         }
在while循环中，等待接收到指定数量的字符，然后将接收的字符发送出去，超时时间设置为1秒（单位为ms）：
复制
  1. while(HAL_UART_Receive(&huart3, (uint8_t *)aRxBuffer, 5, 1000) != HAL_OK)
    

  2.                 {
    

  3.                         HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_5);
    

  4.                 }
    

  5.                 if(HAL_UART_Transmit(&huart3,(uint8_t *)aRxBuffer,5,1000) == HAL_OK)
    

  6.                 {
    

  7.                         HAL_GPIO_TogglePin(GPIOG,GPIO_PIN_6);
    

  8.                 }
    

  9.                 HAL_Delay(1000);
编译下载，使用串口调试助手，调试过程如下：
P1.png
中断模式：
在上面配置的基础上，使能串口中断，并配置优先级,也可以改变优先级分组：
IT1.png
IT2.png
在生成的MDK工程中，定义全局变量用于收发：
复制
  1. uint8_t aTxBuffer[] = "** UART__IT ** \r\n";
    

  2. uint8_t aRxBuffer[32];
    

  3. uint8_t Rx_flag = 0;
通过Rx_flag控制发送接收的数据。在主函数的while循环之前开启发送和接收中断：
复制
  1. HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET);
    

  2.         HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_SET);
    

  3.         HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);
    

  4.         HAL_GPIO_WritePin(GPIOK,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);
    

  5.     
    

  6.         HAL_UART_Transmit_IT(&huart3,(uint8_t *)aTxBuffer,32);
    

  7.         HAL_UART_Receive_IT(&huart3,(uint8_t *)aRxBuffer,12);
在while循环中将接收的数据发送出去：
复制
  1. if(Rx_flag == 1)
    

  2.                 {
    

  3.                         HAL_UART_Transmit_IT(&huart3,(uint8_t *)aRxBuffer,32);
    

  4.                         Rx_flag = 0;
    

  5.                 }
在usart.c文件中声明外部变量：
复制
  1. extern uint8_t aRxBuffer[32];
    

  2. extern uint8_t Rx_flag;
加入收发回调函数，在接收回调函数里将Rx_flag置1控制发送，并在此开始中断接收：
复制
  1. void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
    

  2. {
    

  3.   HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_4);
    

  4. }
    

  5. void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
    

  6. {
    

  7.         Rx_flag = 1;
    

  8.         HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_5);
    

  9.         HAL_UART_Receive_IT(&huart3,(uint8_t *)aRxBuffer,12);
    

  10. }
编译下载，使用串口调试助手，调试过程如下：
P2.png
DMA模式：
在上面配置的基础上，使能DMA，并为发送和接收选择DMA通道：
DMA1.png
DMA2.png
在生成的MDK工程中定义如下全局变量用于收发：
复制
  1. uint8_t aTxBuffer[] = "** UART__DMA ** \r\n";
    

  2. uint8_t aRxBuffer[32];
    

  3. uint8_t Rx_flag = 0;
通过Rx_flag控制发送接收的数据。在主函数的while循环之前开启DMA发送和接收：

复制
  1. HAL_GPIO_WritePin(GPIOG,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET);
    

  2.         HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_SET);
    

  3.         HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);
    

  4.         HAL_GPIO_WritePin(GPIOK,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET);
    

  5.         HAL_UART_Transmit_DMA(&huart3,(uint8_t *)aTxBuffer,32);
    

  6.         HAL_UART_Receive_DMA(&huart3,(uint8_t *)aRxBuffer,12);
在while循环中将接收的数据发送出去：
复制
  1. if(Rx_flag == 1)
    

  2.                 {
    

  3.                         HAL_UART_Transmit_DMA(&huart3,(uint8_t *)aRxBuffer,32);
    

  4.                         Rx_flag = 0;
    

  5.                 }
    

  6.                 if(Rx_flag == 2)
    

  7.                 {
    

  8.                         HAL_GPIO_TogglePin(GPIOG,GPIO_PIN_6);
    

  9.                         Rx_flag = 0;
    

  10.                 }
在usart.c文件中声明外部变量：
复制
  1. extern uint8_t aRxBuffer[32];
    

  2. extern uint8_t Rx_flag;

加入收发回调函数，在接收回调函数里将Rx_flag置1控制发送，并在此开始中断接收，通过控制LED简单的验证发送和接收一半数据的回调函数：
复制
  1. void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
    

  2. {
    

  3.   HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD,GPIO_PIN_4);
    

  4. }
    


  5. 

  6. void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
    

  7. {
    

  8.         Rx_flag = 1;
    

  9.         HAL_UART_Receive_DMA(&huart3,(uint8_t *)aRxBuffer,12);
    

  10. }
    

  11. void HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
    

  12. {
    

  13.         HAL_GPIO_TogglePin(GPIOK,GPIO_PIN_3);
    

  14. }
    

  15. void HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
    

  16. {
    

  17.         Rx_flag = 2;
    

  18. }
编译下载，使用串口调试助手，调试过程如下：
P3.png
最后，关于串口重定向可以参考一下代码，需要包含stdio.h，可以替换成中断或DMA模式，这样就可以使用printf和scanf函数：
复制
  1. int fputc(int ch,FILE *fp)
    

  2. {
    

  3.         HAL_UART_Transmit(&huart3,(uint8_t *)&ch,1,5000);
    

  4.         return ch;
    

  5. }
    

  6. int fgetc(FILE *fp)
    

  7. {
    

  8.         uint8_t ch;
    

  9.         HAL_UART_Receive(&huart3,(uint8_t *)ch,1,5000);
    

  10.         return ch;
    

  11. }

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apple163 发表于 2016-1-4 14:48 | 显示全部楼层
请教楼主，使用CUBE MX生成代码，UART只要使用DMA就一定默认开启中断吗？我的测试就是你若配置了DMA给UART，就无法关闭中断。及其的苦恼
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 楼主| liuyuliuyuliuyu 发表于 2016-1-5 11:13 | 显示全部楼层
apple163 发表于 2016-1-4 14:48
请教楼主，使用CUBE MX生成代码，UART只要使用DMA就一定默认开启中断吗？我的测试就是你若配置了DMA给UART ...

我试了，确实不能关，如果关的话可以在程序里把相关的中断使能代码注释掉。还有我不确定的是，如果开中断的话，会有什么问题
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apple163 发表于 2016-1-5 12:27 | 显示全部楼层
liuyuliuyuliuyu 发表于 2016-1-5 11:13
我试了，确实不能关，如果关的话可以在程序里把相关的中断使能代码注释掉。还有我不确定的是，如果开中断 ...

开中断比较简单，没有什么问题，但是个人不喜欢开中断，如果一个UART就开两个中断，那么若干模块用下来要开好多中断了，我写程序即不喜欢阻塞模式，又不喜欢开中断，因此我需要DMA做FIFO，然后查询的方式获得数据，NXP自己就带FIFO，STM32F103系列不带，所以只能借助DMA，开中断本来就是为了高速响应事件，然而有些事情真的没有那么高的实时性需求，然后让整个程序充满了各种中断，这样的架构我自认为不好驾驭。通常我只开一个systimer，或者再有特别需求另议。
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jjjkkk00 发表于 2016-4-6 13:45 | 显示全部楼层
mark
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Larm1 发表于 2016-4-15 13:21 | 显示全部楼层
好东西值得学习...
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凌云展翅 发表于 2016-4-16 20:45 | 显示全部楼层
向楼主学习。
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xhdzwzj 发表于 2016-4-27 12:06 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享
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598330983 发表于 2016-5-23 19:33 | 显示全部楼层
非常感谢楼主的讲解，让我知道了回调的用法，太感谢了。
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lijianying1992 发表于 2016-6-1 18:27 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享。我想请问下，HAL_UART_Transmit_IT（） 这个函数里面使能发送中断吗？
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 楼主| liuyuliuyuliuyu 发表于 2016-6-2 08:43 | 显示全部楼层
lijianying1992 发表于 2016-6-1 18:27
谢谢楼主分享。我想请问下，HAL_UART_Transmit_IT（） 这个函数里面使能发送中断吗？ ...

使能，相关代码：
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  1.   /* Enable the UART Parity Error Interrupt */
    

  2.     __HAL_UART_ENABLE_IT(huart, UART_IT_PE);
    


  3. 

  4.     /* Enable the UART Error Interrupt: (Frame error, noise error, overrun error) */
    

  5.     __HAL_UART_ENABLE_IT(huart, UART_IT_ERR);
    


  6. 

  7.     /* Process Unlocked */
    

  8.     __HAL_UNLOCK(huart);
    


  9. 

  10.     /* Enable the UART Transmit data register empty Interrupt */
    

  11.     __HAL_UART_ENABLE_IT(huart, UART_IT_TXE);
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hou221 发表于 2016-6-30 22:09 | 显示全部楼层
正在学习STM32，受用了
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suxilong 发表于 2016-7-6 08:54 | 显示全部楼层
请问楼主， 如果是跑RTOS 的话，

添加UART 外设的具备步骤 是怎样的？

另外 楼主用的 图形工具生成 软件框架。。。。

请问知不知道  IAR 如何实现？  用的是 官网的demo 例程，
但例程中 没有提及如何 添加外设~~~
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jp2013 发表于 2016-8-24 11:15 | 显示全部楼层
楼主你好，我三种方式都使用过了，我的前两种当发的长度超过一定数值后就发生丢字节，DMA没有问题，我用的STM32F411,结合cube生成的工程，函数应该是一样的，你能帮我看看嘛。
我轮询部分的代码：
while(1){
                while(HAL_UART_Receive(&huart6, (uint8_t *)rx_buffer, 1, 10) != HAL_OK)
                {}
                        HAL_UART_Transmit(&huart6,(uint8_t *)rx_buffer,1,10);
        }
非常感谢！
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一般首席 发表于 2016-12-20 18:09 | 显示全部楼层
学习了
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zhuomuniao110 发表于 2016-12-20 22:23 | 显示全部楼层
好详细的教程，收了，这三种方式确实很常用，而套路其实不复杂，掌握透了就OK。
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奇缘时间 发表于 2017-9-21 21:21 | 显示全部楼层
Hi 楼主
    请问cube mx生成的函数HAL_SPI_TransmitReceive_IT这个函数是不是表示同时开启发送与接收中断，若调用回调函数HAL_SPI_TxRxCpltCallback，是不是指发送与接收触发中断后，都会各自调用一次HAL_SPI_TxRxCpltCallback中的程序？
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bitshiyan 发表于 2017-12-13 11:27 | 显示全部楼层
正在学习STM32，受用了
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mingxie 发表于 2018-3-19 23:59 | 显示全部楼层
向楼主学习领教了！！！
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