基于HAL库的STM32开发

STM32————UART串口通信

（stm32之HAL库）UART工作在DMA模式要打开串口中断吗？_hal uart dma-CSDN博客

10 通用同步异步收发器（USART） - 知乎

串口简介

串口是串行接口的简称 常用串口：RS232,RS485,USB(Universal Serial Bus)通用串行接口,TTL串口 TTL是Transistor-Transistor Logic的简写，是一种电平逻辑，晶体管-晶体管逻辑

USART简介

USART，即通用同步/异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，是单片机上的一个外设

UART遵循异步串行通信协议的，USRT遵循同步串行通信协议 异步不需要统一时钟信号，同步需要统一时钟信号

一般使用最多的是UART，我们此次学习也是针对UART

UART通信协议

  1. 起始位：发出1位低电平信号，表示开始传输字符
  2. 数据位：真正发送的数据，一般为8位（1个字节），常采用ASCII编码，从最低位开始发送
  3. 校验位：用于检验接收到的数据是否正确，分为奇校验和偶校验
  4. 停止位：一组数据的结束传输的标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平
  5. 空闲位：空闲时数据线为高电平状态，代表无数据传输
  6. 波特率：衡量传输速率的指标。UART通信中波特率等于比特率

UART发送/接收机制

UART发送端口，首先是CPU将数据放入数据发送寄存器，然后发送移位寄存器会将数据从数据发送寄存器 取出进行移位并通过UART_TX发送出去

UART接收端口，首先是UART_RX接收串行数据至接收移位寄存器，接收移位寄存器将串行数据移位变换为并行数据给数据接收寄存器，再通过APB总线给STM32内部

UART模式

轮询模式

CPU不断查询发送数据寄存器或者接受数据寄存器导致程序的阻塞

发送

在UART底层有发送移位寄存器和发送数据寄存器，发送数据时，需要CPU将发送数据寄存器的数据移动至发送移位寄存器，然后UART按照指定的波特率发送数据，CPU则不断查询数据发送寄存器是否空，如果空则需要移动数据进来

接收

在UART底层有接收移位寄存器和接收数据寄存器，接收数据时，UART按照指定的波特率接收数据至接收移位寄存器，然后数据会存储在接收数据寄存器，CPU则不断查询数据接收寄存器是否有数据，如果有数据，CPU会把寄存器的数据移动至我们用来接收数据的变量的内存里

当HAL_UART_Receive执行完成，我们就可以知道数据接收完成

中断模式

使用中断模式时，需要先配置UART的NVIC中断设置

底层中断实现数据每传送一字节，召回CPU继续运输数据，不需要我们考虑，HAL库底层已经帮我们实现 上层中断实现数据接收完成后的数据处理，通过中断回调函数实现，需要我们自己设计

发送

CPU将数据送入 发送数据寄存器，然后就去执行其他代码，当发送移位寄存器的数据发送后，发送数据寄存器空，会触发发送数据寄存器空中断，CPU再次将数据送入 发送数据寄存器，然后又去执行其他代码，所有数据发送完成后会触发 传送完成中断，调用HAL_UART_TxCpltCallback中断回调函数

接收

CPU在处理其他代码，接收移位寄存器将一帧数据移动至 接受数据寄存器后，会触发 接收数据寄存器非空中断，CPU会回来将 接收数据寄存器 的数据移动至我们用来接收数据的变量的内存里，然后又去执行其他代码，所有数据完成后会调用_HAL_UART_RxCpltCallback_中断回调函数处理接收的数据

而执行HAL_UART_Receive_IT后，我们不能直接对数据继续处理，数据还没接收完成，因为CPU不会进入阻塞态，会去执行其他代码，需要通过HAL_UART_RxCpltCallback回调函数处理接收的数据

DMA模式

DMA，全称为Direct Memory Access，直接内存访问，本质是将传输数据从一个内存空间搬运至另一个内存空间，可以用来提供外设和内存，内存和外设之间的高速数据传输

DMA模式中也会有中断参与，在Cube配置中需要开启中断

发送

在普通的轮询USART中，CPU一直在等待外设发送数据，外设每发送一帧数据，CPU就从内存中移动一帧数据到外设的寄存器

在中断的USART中，外设每从寄存器中发送一帧数据，就会触发一次发送数据寄存器空中断，使CPU回来将数据从内存搬运至外设的寄存器中

没有DMA的话，CPU会作为数据发送的中转站，而使用DMA的话，整个数据传输过程不需要CPU的参与，由DMA代理执行，DMA负责将内存数据搬运至外设的传输寄存器

接收

在普通的轮询USART中，CPU一直在询问外设是否接收完数据，外设接收一帧数据，该位数据由CPU从外设的数据接收寄存器运进内存，CPU再次询问外设是否接收完数据，再运，直至整个数据接收完成

而在中断USART中，外设每接收一帧数据，触发一次数据接收寄存器非空中断，CPU过来将数据从寄存器搬运至内存，所有数据接收完成后，会调用接收完成中断回调函数（HAL_UART_RxCpltCallback）

没有DMA的话，CPU会作为数据转运的中转站，而使用DMA的话，整个数据转运过程不需要CPU的参与，由DMA代理执行

Cube配置解析

基础参数配置

  1. Baud Rate：波特率
  2. Word Length：包含校验位在内的数据包长度
  3. Parity：奇偶校验位
  4. Stop Bits：停止位位数
  5. Data Direction：发送和

NVIC配置

如果使用中断模式，需要在NVIC settings开启USARTi global interrupt

DMA配置

  1. Add：选择添加USARTi_RX的DMA或者USARTi_TX的DMA
  2. Delete：删除对应的DMA
  3. Mode：选择normal模式或者circular模式
  4. Data Byte：数据传输的位数
  5. Increment Address：开启地址自增，外设只有一个寄存器，地址固定，不需要开启地址自增，而内存中我们存数据的变量是数组，接受一字节数据后需要往后移，需要开启地址自增
  6. Priority：优先级设置
  7. Direction：方向，固定死的

GPIO配置

一般用来查看引脚的GPIO配置，不需要更改（有特殊需求时，可以按需修改） 在GPIO Settings处可以查看TX和RX的GPIO引脚配置，此处可以看到RX为输入模式，无上拉无下拉

HAL库UART常用函数

轮询模式 

1
2

HAL_UART_Receive(&huart1, rxBuffer, 16 , HAL_MAX_DELAY);//接收
HAL_UART_Transmit(&huart1 , txBuffer , sizeof(txBuffer) , 100 );//发送

中断模式

只能接收一次，接收完成后需要再次开启

1
2
3
4
5
6
7

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rxBuffer, 16 );//接收
HAL_UART_Transmit_IT(&huart1 , txBuffer , sizeof(txBuffer) );//发送

//回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {

}

DMA模式

（stm32之HAL库）UART工作在DMA模式要打开串口中断吗？_hal uart dma-CSDN博客

1
2
3
4
5
6
7

HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, rxBuffer, 16 );//接收
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1 , txBuffer , sizeof(txBuffer) );//发送

//回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {

}

HAL库中使用的HAL_UART_Transmit_DMA，HAL_UART_Receive_DMA等都有中断的参与，需要在Cube中开启中断

Demo

接收定长数据Nomad_violet，同时在主函数中翻转小灯

轮询实现数据收发

Cube配置

模式选择为异步

波特率选择115200 Bit/s，其余不动即可

将PA8配置为GPIO_Output

GPIO配置保持默认即可

代码实现 
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23


#include "string.h"

#define rxBufferLen 16
#define txBufferLen 25
uint8_t rxBuffer[rxBufferLen] ;
uint8_t txBuffer[txBufferLen] = "to feel,to experience ";// 去感受，去经历「感其生，历其境」

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  while (1)
  {
    HAL_UART_Receive(&huart1, rxBuffer, 12 , HAL_MAX_DELAY);//只能接收定长数据
		if( !strcmp( (char *)rxBuffer , "Nomad_violet" ) ) {//Nomad_violet 12字节
			HAL_UART_Transmit(&huart1 , txBuffer , sizeof(txBuffer) , 100 );
		}
	HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA , GPIO_PIN_8 );
  }
}

中断实现数据收发

Cube配置

配置同上，只需额外开启中断即可

代码实现 
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


#include "string.h"

#define rxBufferLen 12
#define txBufferLen 25
uint8_t rxBuffer[rxBufferLen] ;
uint8_t txBuffer[txBufferLen] = "to feel,to experience ";// 去感受，去经历「感其生，历其境」

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
	if(huart == &huart1) {
		if( !strcmp( (char *)rxBuffer , "Nomad_violet" ) ) {
			HAL_UART_Transmit(&huart1 , txBuffer , sizeof(txBuffer) , 100 );
		}
		HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rxBuffer, rxBufferLen );
	}
}


int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
	HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rxBuffer, rxBufferLen );
  while (1)
  {
		HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA , GPIO_PIN_8 );
	    HAL_Delay(500); 
  }
}
© 2025 Nomad
experience
使用 Hugo 构建
主题 Stack 由 Jimmy 设计