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HAL 库开发笔记 - 串口通信

本篇基于自研 RobotCtrl 开发套件，单片机内核为 STM32F407ZET6，RS-232 通信使用 SP3232EEN 芯片，原理图及详细介绍请见 RobotCtrl - STM32 通用开发套件。

基本原理

串口通信的基本原理请跳转文章 通信协议-串口通信。

串口通讯实验

在进行下一步实验之前，需要在 CubeMX 里配置串口下载、时钟等各类参数。
具体步骤请跳转文章 HAL 库开发笔记 - 环境配置 中的方法进行配置。

在 CubeMX 内配置串口

根据原理图，我们用来进行通讯实验的串口是 USART1 ，即 PA9 PA10 引脚。那么，我们首先需要在 CubeMX 内将这两个引脚配置为 USART1 的发送和接受功能，然后点击左侧 USART1 标签页，将模式（Mode）设为异步（Asynchronous），并在下方修改波特率（Baud Rate）等参数：

参数详情如下：

  • 波特率设置（Baud Rate）：没有哪种波特率最好，根据实际情况进行修改，要与串口调试助手上一致。
  • 数据位数（Word Length）：如果使能了奇偶校验，那么实际数据将在该位数上减一。
  • 校验（Parity）：可选择奇偶校验或不校验。
  • 停止位（Stop Bits）：额外一位或两位用于作为发送或接收完毕信号位。
  • 数据方向（Data Direction）：可选择仅发送，仅接收或收发模式。
  • 过采样（Over Sampling）：8 倍或 16 倍采样率可以有效防止数据出错。

最后，在 NVIC 标签页使能 USART1 的串口中断，如图：

在代码内配置串口

首先需要在 stm32f4xx_it.c 末尾添加如下代码：

stm32f4xx_it.c
/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if(huart->Instance==USART1)
    {
        HAL_UART_Receive_IT(huart, &aRxBuffer, 1); // 接收并写入 aRxBuffer
        HAL_UART_Transmit(huart, &aRxBuffer, 10, 0xFFFF); // 把接收到的 aRxBuffer 发回去
    }
}
/* USER CODE END 1 */

其中，Buffer 是在 main.c 中定义的 uint8_t 类型全局变量。这里每接受的一个字节后就产生中断，将该字节数据返回并重新开启中断。我们需要分别在 main.c 和 stm32f4xx_it.c 中定义它：

main.c
/* Private variables -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */

uint8_t aTxBuffer[] = "USART TEST\r\n"; //用于发送的字符串
uint8_t aRxBuffer[20]; //用于接收的字符串

/* USER CODE END PV */
stm32f4xx_it.c
/* Private variables -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */

extern uint8_t aTxBuffer;
extern uint8_t aRxBuffer;

/* USER CODE END PV */

另外，在 main.c 中，我们需要在串口初始化后、主循环前，添加接收中断开启函数：

main.c
/* USER CODE BEGIN 2 */

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)aRxBuffer, 1); // 接收中断开启函数

/* USER CODE END 2 */

也可以发送一条初始化消息，代表串口已启动：

main.c
/* USER CODE BEGIN 2 */

HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*) aTxBuffer, sizeof(aTxBuffer) - 1, 0xFFFF); // 发上一次自定义的 aTxBuffer

/* USER CODE END 2 */

如果需要对 printf 进行重定向（把 printf 函数用在 STM32 中做串口输出功能），请参考 STM32CubeIDE 串口重定向（printf）及输出浮点型。

下载验证

程序烧录成功后，我们打开串口助手，配置对应的端口和波特率。

连上串口后，会先打印一行 aTxBuffer 的内容，然后将会把接收到的 aRxBuffer 回传打印出来。如图：

参考与致谢

原文地址：https://wiki-power.com/
本篇文章受 CC BY-NC-SA 4.0 协议保护，转载请注明出处。