stm32F4XX之UART&DMA HAL库

1万 · 2021-8-4 11:58

1:串口相关的初始化操作
我们都知道stm32相关外设的初始化都需要打开相应的时钟，配置相应的IO，除此之外我们还需要对串口库中的相关成员变量赋值，这里我们就直接看一下这些结构体成员有哪些。

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef *huart);这个函数就是对串口的初始化操作，形参是一个结构体指针，该结构体主要包含哪些部分，下面会做相应的介绍

typedef struct
{
USART_TypeDef *Instance;
UART_InitTypeDef Init;
uint8_t *pTxBuffPtr;
uint16_t TxXferSize;
uint16_t TxXferCount;
uint8_t *pRxBuffPtr;
uint16_t RxXferSize;
uint16_t RxXferCount;
DMA_HandleTypeDef *hdmatx;
DMA_HandleTypeDef *hdmarx;
HAL_LockTypeDef Lock;
__IO HAL_UART_StateTypeDef State;
__IO uint32_t ErrorCode;
}UART_HandleTypeDef;

1万 · 2021-8-4 11:59

在该成员中我们只需要对 USART_TypeDef *Instance; UART_InitTypeDef Init; 这两个成员赋值就行了，首先我先来介绍一下 USART_TypeDef *Instance，这个成员表示的是具体串口号，它是执行寄存器基地址，实际上这个基地址 HAL 库已经定义好了，如果是串口 1，取值为 USART1 即可。

UART_InitTypeDef Init这个变量主要包含如下的成员，它是用来设置串口的各个参数，包括波特率，停止位等

typedef struct
{
uint32_t BaudRate; //波特率
uint32_t WordLength; //字长
uint32_t StopBits; //停止位
uint32_t Parity; //奇偶校验
uint32_t Mode; //收/发模式设置
uint32_t HwFlowCtl; //硬件流设置
uint32_t OverSampling; //过采样设置
}UART_InitTypeDef
pTxBuffPtr，TxXferSize 和 TxXferCount 三个变量分别用来设置串口发送的数据缓存指针，发送的数据量和还剩余的要发送的数据量。而接下来的三个变量 pRxBuffPtr，RxXferSize 和RxXferCount 则是用来设置接收的数据缓存指针，接收的最大数据量以及还剩余的要接收的数据量。这六个变量是 HAL 库处理中间变量。hdmatx 和 hdmarx 是串口 DMA 相关的变量，指向 DMA 句柄
函数 HAL_UART_Init 使用的一般格式为：

UART_HandleTypeDef UART1_Handler; //UART 句柄
UART1_Handler.Instance=USART1; //USART1
UART1_Handler.Init.BaudRate=115200; //波特率
UART1_Handler.Init.WordLength=UART_WORDLENGTH_8B; //字长为 8 位格式
UART1_Handler.Init.StopBits=UART_STOPBITS_1; //一个停止位
UART1_Handler.Init.Parity=UART_PARITY_NONE; //无奇偶校验位
UART1_Handler.Init.HwFlowCtl=UART_HWCONTROL_NONE; //无硬件流控
UART1_Handler.Init.Mode=UART_MODE_TX_RX; //收发模式
HAL_UART_Init(&UART1_Handler); //HAL_UART_Init()会使能 UART1

这里我们需要说明的是，函数 HAL_UART_Init 内部会调用串口使能函数使能相应串口，所以调用了该函数之后我们就不需要重复使能串口了。当然，HAL 库也提供了具体的串口使能和关闭方法，具体使用方法如下：
__HAL_UART_ENABLE(handler); //使能句柄 handler 指定的串口
__HAL_UART_DISABLE(handler); //关闭句柄 handler 指定的串口

1万 · 2021-8-4 12:00

这里还需要提醒大家，串口作为一个重要外设，在调用的初始化函数 HAL_UART_Init 内部，会先调用 MSP 初始化回调函数进行 MCU 相关的初始化，函数为：void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart);我们在程序中，只需要重写该函数即可。一般情况下，该函数内部用来编写 IO 口初始化，时钟使能以及 NVIC 配置

void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
{
//GPIO端口设置
GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;

if(huart->Instance==USART1)//如果是串口1，进行串口1 MSP初始化
{
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); //使能GPIOA时钟
__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); //使能USART1时钟

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_9; //PA9
GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉
GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FAST; //高速
GPIO_Initure.Alternate=GPIO_AF7_USART1; //复用为USART1
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure); //初始化PA9

GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_10; //PA10
HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure); //初始化PA10

#if EN_USART1_RX
HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn); //使能USART1中断通道
HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn,3,3); //抢占优先级3，子优先级3
#endif
}

}

1万 · 2021-8-4 12:03

2：中断相关配置
开启串口相关中断，配置串口中断优先级HAL 库中定义了一个使能串口中断的标识符__HAL_UART_ENABLE_IT，大家可以把它当一个函数来使用，具体定义请参考 HAL 库文件 stm32f4xx_hal_uart.h 中该标识符定义。例如我们要使能接收完成中断，方法如下：
__HAL_UART_ENABLE_IT(huart,UART_IT_RXNE); //开启接收完成中断第一个参数为串口句柄，类型为UART_HandleTypeDef 结构体类型。第二个参数为我们要开启的中断类型值，可选值在头文件 stm32f4xx_hal_uart.h 中有宏定义。

关闭串口中断，操作方法为：
__HAL_UART_DISABLE_IT(huart,UART_IT_RXNE); //关闭接收完成中断对于中断优先级配置，方法就非常简单

对于中断优先级配置，方法就非常简单
HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn); //使能 USART1 中断通道
HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn,3,3); //抢占优先级 3，子优先级 3

1万 · 2021-8-4 12:06

3：编写中断服务函数
我们在初始化串口之后，开启相应中断，在中断产生的时候我们要有相应的中断处理函数来相应此次的中断

//串口1中断服务程序
void USART1_IRQHandler(void)
{
u32 timeout=0;
u32 maxDelay=0x1FFFF;

HAL_UART_IRQHandler(&UART1_Handler); //调用HAL库中断处理公用函数

timeout=0;
while (HAL_UART_GetState(&UART1_Handler) != HAL_UART_STATE_READY)//等待就绪
{
   timeout++;超时处理
   if(timeout>maxDelay) break;
}

timeout=0;
while(HAL_UART_Receive_IT(&UART1_Handler, (u8 *)aRxBuffer, RXBUFFERSIZE) != HAL_OK)//一次处理完成之后，重新开启中断并设置RxXferCount为1
{
   timeout++; //超时处理
   if(timeout>maxDelay) break;
}

}

HAL_UART_IRQHandler(&UART1_Handler); 该函数会清楚相应的中断标志位，然后调用HAL_UART_GetState等待uart恢复初始状态，处理完之后重新打开接受中断

1万 · 2021-8-4 12:10

4：串口的发送和接收

STM32F4 的发送与接收是通过数据寄存器 USART_DR 来实现的，这是一个双寄存器，包含了 TDR 和 RDR。当向该寄存器写数据的时候，串口就会自动发送，当收到数据的时候，也是存在该寄存器内。HAL 库操作 USART_DR 寄存器发送数据的函数是：
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
通过该函数向串口寄存器 USART_DR 写入一个数据。
HAL 库操作 USART_DR 寄存器读取串口接收到的数据的函数是：
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
通过该函数可以读取串口接受到的数据。