代码收藏家技术教程 2024-02-26

深入解析STM32 UART通信及代码编写技巧

文章目录

前言

一、查询方式编写串口发送和接收的代码

二、中断方式编写串口发送和接收的代码

总结

前言

本篇文章来给大家讲解USART的代码详细讲解和使用步骤。

一、查询方式编写串口发送和接收的代码

串口查询发送函数：

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

参数：
huart（UART_HandleTypeDef 结构体指针）：这是一个指向 UART_HandleTypeDef 结构体的指针，该结构体包含了UART相关的配置信息，例如UART的硬件寄存器基地址、波特率、数据位数等。

pData（uint8_t 指针）：这是一个指向要发送数据缓冲区的指针。

Size（uint16_t 类型）：这是要发送的数据的字节数。

Timeout（uint32_t 类型）：这是发送数据的超时时间，单位是毫秒。如果设置为 HAL_MAX_DELAY，则表示无限等待。

返回值：
函数的返回值是 HAL_StatusTypeDef 类型，表示函数执行的状态。可能的返回值包括：

HAL_OK: 操作成功完成。
HAL_BUSY: 操作正在进行中，不能启动新的操作。
HAL_ERROR: 操作失败。

函数作用：
HAL_UART_Transmit 函数的主要作用是通过UART发送数据。它接收一个指向要发送数据的缓冲区的指针和数据的字节数，然后将这些数据通过配置好的UART通道发送出去。函数会根据配置的超时时间等待发送完成或超时。

HAL_UART_Transmit函数内部机制讲解：

这里只讲解比较重要的代码部分

    while (huart->TxXferCount > 0U)
    {
      if (UART_WaitOnFlagUntilTimeout(huart, UART_FLAG_TXE, RESET, tickstart, Timeout) != HAL_OK)
      {
        return HAL_TIMEOUT;
      }
      if (pdata8bits == NULL)
      {
        huart->Instance->DR = (uint16_t)(*pdata16bits & 0x01FFU);
        pdata16bits++;
      }
      else
      {
        huart->Instance->DR = (uint8_t)(*pdata8bits & 0xFFU);
        pdata8bits++;
      }
      huart->TxXferCount--;
    }

上面代码的解读：

1.首先先检查要发送的数据是否大于0

2.检查TXE寄存器，判断TDR寄存器中的数据是否被发送出去

3.把数据写入DR数据寄存器中

4.让TxXferCount数据量减1

使用示例：

HAL_UART_Transmit(&huart1, "Hello World", sizeof("Hello World"), 1000);

串口查询接收函数：

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

参数：
huart：UART 句柄，指定了你要使用的 UART 外设。

pData：指向要存储接收到数据的缓冲区的指针。

Size：要接收的数据的数量，以字节为单位。

Timeout：超时时间，以毫秒为单位。如果在超时时间内没有接收到足够的数据，则函数会返回。可以使用 HAL_MAX_DELAY 作为超时参数来指定无限超时，直到接收到足够的数据。

返回值：
函数的返回值是一个 HAL_StatusTypeDef 类型的枚举值，表示函数执行的结果。可能的返回值包括：

HAL_OK：函数执行成功，接收到了指定数量的数据。

HAL_TIMEOUT：超时，未能在指定的时间内接收到足够的数据。

HAL_ERROR：发生了错误，可能是由于参数错误或者硬件问题引起的。

上面代码的解读：

1.首先先检查要接收的数据是否大于0

2.检查RXNE寄存器，判断RDR寄存器中是否有数据可以接收

3.将DR中的数据读取出来

4.让RxXferCount数据量减1

使用示例：

uint8_t rx_data[10]; // 接收数据缓冲区

while (1)
{
    HAL_UART_Receive(&huart1, rx_data, sizeof(rx_data), HAL_MAX_DELAY);

    // 处理接收到的数据
    // 可以在这里进行数据处理或者将数据发送到其他地方
}

二、中断方式编写串口发送和接收的代码

开启中断：

串口发送函数（中断方式）

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData, uint16_t Size)

参数：
huart：UART 句柄，指定了你要使用的 UART 外设。

pData：指向要传输的数据缓冲区的指针。

Size：要传输的数据的数量，以字节为单位。

返回值：
函数的返回值是一个 HAL_StatusTypeDef 类型的枚举值，表示函数执行的结果。可能的返回值包括：

HAL_OK：函数执行成功，数据已经被成功传输。

HAL_ERROR：发生了错误，可能是由于参数错误或者硬件问题引起的。

HAL_BUSY：UART 外设忙，不能执行传输。

HAL_TIMEOUT：超时，传输未能在指定的时间内完成。

HAL_UART_Transmit_IT函数调用的分析：

HAL_UART_Transmit_IT函数并没有直接进行数据的发送而是开启TEX发送数据寄存器空中断。

串口1中断函数：

在HAL_UART_IRQHandler函数中调用了UART_EndTransmit_IT。

发送完最后一个数据后使能TC发送完成中断。

发送最后一个数据完成调用HAL_UART_TxCpltCallback回调函数：

串口中断发送数据方式总结：

1.使能TXE中断，将数据一个个的发送出去。

2.当只有最后一个数据的时候使能TC发送完成中断

3.当最后一个数据发送完成后调用HAL_UART_TxCpltCallback回调函数。

使用示例：


void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if (huart == &huart1)
    {
        // 发送完成回调函数
    }
}


HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, tx_data, strlen((char *)tx_data)); // 发送数据

串口接收函数（中断方式）

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

参数：

huart：一个指向 UART_HandleTypeDef 结构体的指针，该结构体包含了 UART 外设的配置和状态信息。
pData：一个指向要存储接收数据的缓冲区的指针。
Size：要接收的数据的字节数。

返回值 (HAL_StatusTypeDef)：该函数返回一个 HAL_StatusTypeDef 类型的值，用于表示函数执行的状态。可能的返回值包括：

HAL_OK：函数执行成功。
HAL_BUSY：UART 正在忙于处理其他操作。
HAL_ERROR：发生了错误，导致函数执行失败。
HAL_TIMEOUT：函数执行超时。

HAL_UART_Receive_IT函数会马上返回不会一直等待到有数据才返回。

在UART_Start_Receive_IT中调用__HAL_UART_ENABLE_IT函数开启RXNE中断。

接收数据：

当接收数据完成后会调用HAL_UART_RxCpltCallback回调函数：

uint8_t rx_data = 0;

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if (huart == &huart1)
    {
        // 处理接收到的数据
        // 可以在这里进行数据处理或者将数据发送到其他地方
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rx_data, 1); // 继续接收下一个字节
    }
}

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rx_data, 1); // 启动接收中断，每次接收一个字节