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[应用相关] STM32F4 HAL库学习笔记之串口通讯

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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
ST, STM, STM32, STM32F, STM32F4
步骤
GPIO和串口时钟使能；
初始化GPIO，复用；
设置串口参数及中断；
使能串口；
编写中断服务函数。
函数使用
串口初始化
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef *huart);
串口初始化函数，这个函数有一个入口参数huart（句柄）， UART_HandleTypeDef 结构体指针类型，UART_HandleTypeDef 中包含了另外的结构体和参数，用到了句柄用来专门登记各应用对象在内存中的地址变化。

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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:46 | 显示全部楼层
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  1. typedef struct
    

  2. {
    

  3.          USART_TypeDef *Instance; 
    

  4.          UART_InitTypeDef Init; 
    

  5.          uint8_t *pTxBuffPtr; 
    

  6.          uint16_t TxXferSize; 
    

  7.          uint16_t TxXferCount; 
    

  8.          uint8_t *pRxBuffPtr; 
    

  9.          uint16_t RxXferSize; 
    

  10.          uint16_t RxXferCount; 
    

  11.          DMA_HandleTypeDef *hdmatx; 
    

  12.          DMA_HandleTypeDef *hdmarx; 
    

  13.          HAL_LockTypeDef Lock; 
    

  14.          __IO HAL_UART_StateTypeDef State; 
    

  15.          __IO uint32_t ErrorCode; 
    

  16. }UART_HandleTypeDef;
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:46 | 显示全部楼层
UART_HandleTypeDef 中配置串口相关设置，在HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef *huart)调用时会使能响应串口，不需要另外单独使能。
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:46 | 显示全部楼层
执行HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Init(UART_HandleTypeDef *huart)时会先调用MSP初始化回调函数进行MCU初始化，打开这个函数，在356行有

HAL_UART_MspInit(huart);
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:46 | 显示全部楼层
这句前面是看用户有没有自定义回调函数，判断是否执行这个。自定义下面会写。在这里面可以执行GPIO和中断相关配置。打开这个函数里面是
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:47 | 显示全部楼层
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  1. __weak void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)
    

  2. {
    

  3.           UNUSED(huart);
    

  4.           /* NOTE: This function should not be modified, when the callback is needed,
    

  5.                    the HAL_UART_MspInit could be implemented in the user file
    

  6. }
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:47 | 显示全部楼层
_weak是定义的一个弱函数，如果用户重新定义了这个函数，那么会优先执行用户定义的函数，可以重新定义这个函数配置与MCU级别相关的硬件初始化，这也是HAL库的优点。
所以HAL库中的初始化流程为：先初始化与MCU无关的串口协议，再初始化与MCU相关的硬件配置，这样在移植过程中只需要修改回调函数中的参数，即可完成适配。
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:47 | 显示全部楼层
回调函数：
函数A调用函数B的时候，通过参数将函数C的指针传递给了函数B（也就是函数B的入口参数写为函数C的指针）。在函数B执行过程中调用了函数C，这个动过叫做回调。在这个过程中先是被当作指针传入又被回调的函数C就是回调函数。
很多资料中说HAL_UART_MspInit(huart)是回调函数，其实这里只是写成了回调函数的样式，如果用户没有自定义回调函数，这个就可以看做是普通调用。
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:47 | 显示全部楼层
用户自定义回调函数：
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  1. #if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1)
    

  2.             UART_InitCallbacksToDefault(huart);
    

  3.             if (huart->MspInitCallback == NULL)
    

  4.             {
    

  5.               huart->MspInitCallback = HAL_UART_MspInit;
    

  6.             }
    

  7.             huart->MspInitCallback(huart);
    

  8.             #else
    

  9.             HAL_UART_MspInit(huart);
    

  10.  #endif
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:47 | 显示全部楼层
如果定义了USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS=1，那么用户可以自定义串口的初始化函数
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:47 | 显示全部楼层
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  1. #if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1)
    

  2. void UART_InitCallbacksToDefault(UART_HandleTypeDef *huart)
    

  3. {
    

  4.     /* Init the UART Callback settings */
    

  5.     huart->TxHalfCpltCallback        = HAL_UART_TxHalfCpltCallback;        /* Legacy weak TxHalfCpltCallback        */
    

  6.     huart->TxCpltCallback            = HAL_UART_TxCpltCallback;            /* Legacy weak TxCpltCallback            */
    

  7.     huart->RxHalfCpltCallback        = HAL_UART_RxHalfCpltCallback;        /* Legacy weak RxHalfCpltCallback        */
    

  8.     huart->RxCpltCallback            = HAL_UART_RxCpltCallback;            /* Legacy weak RxCpltCallback            */
    

  9.     huart->ErrorCallback             = HAL_UART_ErrorCallback;             /* Legacy weak ErrorCallback             */
    

  10.     huart->AbortCpltCallback         = HAL_UART_AbortCpltCallback;         /* Legacy weak AbortCpltCallback         */
    

  11.     huart->AbortTransmitCpltCallback = HAL_UART_AbortTransmitCpltCallback; /* Legacy weak AbortTransmitCpltCallback */
    

  12.     huart->AbortReceiveCpltCallback  = HAL_UART_AbortReceiveCpltCallback;  /* Legacy weak AbortReceiveCpltCallback  */
    


  13. 

  14. }
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:48 | 显示全部楼层
这种状态就是回调函数了。
最后调用HAL_UART_Receive_IT函数开启接收中断，并设置接收缓冲以及最大接收数量。
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:48 | 显示全部楼层
串口中断
要使用中断，首先需要配置中断，由于NVIC属于MCU级别，所以放在HAL_UART_Msplnit中初始化，与库函数不同，HAL库中使用了两个函数配置中断：
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:48 | 显示全部楼层
void HAL_NVIC_EnableIRQ(IRQn_Type IRQn)//使能中断
void HAL_NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t PreemptPriority, uint32_t SubPriority)//配置抢占优先级、子优先级。
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:48 | 显示全部楼层
串口接收
编写中断服务函数
USARTX_IRQHandler
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:48 | 显示全部楼层
HAL库中定义了一个串口中断处理通用函数：

void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:48 | 显示全部楼层
打开这个函数，找到如下部分：
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  1. if (errorflags == RESET)
    

  2. {
    

  3.         /* UART in mode Receiver -------------------------------------------------*/
    

  4.             if (((isrflags & USART_SR_RXNE) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_RXNEIE) != RESET))
    

  5.             {
    

  6.                       UART_Receive_IT(huart);
    

  7.                 return;
    

  8.              }
    

  9.   }
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:48 | 显示全部楼层
isrflags 宏定义串口状态寄存器，cr1its控制状态寄存器，调用上面的通用函数后，会判断串口状态，是否进入UART_Receive_IT(huart)，在这个函数中开始启动接收工作并调用串口数据处理函数：
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:49 | 显示全部楼层
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
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 楼主| 花间一壶酒sd 发表于 2023-9-30 23:49 | 显示全部楼层
这个函数和上面一样是一个回调函数（用户可自定义）库中该函数的定义为弱函数，在这里进行串口数据处理，HAL库中所有的串口数据处理在这里面进行，所以这里面会判断是哪一个串口的数据再进行判断，剩下的流程就和用库函数处理是一样的了。
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