stm32的usart配置和使用流程是怎样的

硬件条件：带有两个usart外设（引脚空闲）的STM32开发板/工控板，用杜邦线把它俩正确的连起来。
  实现功能：
  

• stm32的usart1发送信息，发送完成后立即执行“发送完成”回调函数；
  
• stm32的usart2发送信息，发送完成后立即执行“发送完成”回调函数；
  
• stm32的usart1中断接收usart2发送的信息，接收完成后立即执行“接收完成”回调函数；
  
• stm32的usart2中断接收usart1发送的信息，接收完成后立即执行“接收完成”回调函数；
  
  

本文默认读者已经有了如下的基本知识和技能：
  

• 对stm32的usart或uart有一定的了解，包括波特率、时序信息等；
  
• 会在stm32cubeide中图形化配置芯片的调试串口、时钟和代码自动生成。
  
  

下面直接开始工程（工程中只讲述与usart有关的地方）。
  一、工程配置

  图形化界面中，usart1和usart2的配置如图1-1、图1-2所示。它们的中断优先级配置如图1-3所示。
  到此，两个usart的配置全部结束了（代码中不再添加多余的配置代码）。
        
  

  
      图1-1      
        
  

  
      图1-2      
        
  

  
      图1-3      
  二、使用USART前必知的两个函数的作用

  2.1 HAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

  

• 用户在 main() 中轮询调用该函数；
  
• 执行中：发送pData指针指向空间的信息+使能“发送寄存器空”中断；
  
• 执行结束后：立即进入中断；
  
  
  
  
  • 在中断里，先自动调用 UART_EndTransmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart) 函数（该函数会失能“发送完成”中断。不过无所谓，可以不用在意）；
    
  • 中断里，之后再自动调用 HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) 回调函数（用户自定义其功能）；
    
    
  
  
• 退出中断，等待下一次信息的发送。
  
  

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

  

• 用户在 main() 和回调函数 HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) 中都调用一次该函数；
  
• 执行中：指定未来接收到的信息要存入的空间，即pData指针指向的空间就是之后接收到的信息要存入的空间+使能“奇偶校验错误”中断+使能“其它uart错误”中断+使能“接收寄存器非空”中断；（特别注意：该函数是不会接收信息的，只是指定信息要存入的空间）
  
• 执行结束后：等待接收寄存器非空，然后进入中断；
  
  
  
  
  • 在中断里，先自动调用 UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart) 函数（该函数会接收信息并存入上一步已经预备好的空间中+失能“奇偶校验错误”中断+失能“其它uart错误”中断+失能“接收寄存器非空”中断）；
    
  • 中断里，之后再自动调用 HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) 回调函数（用户自定义其功能，但是用户在该函数中必须自行添加 HAL_UART_Receive_IT() 函数，以指定下一次信息待存入的空间并再次使能对应的中断功能）；
    
    
  
  
• 退出中断，等待下一次接收寄存器非空。
  
  

三、代码详解

  3.1 main()函数


/* USER CODE BEGIN PV */
uint8_t RxData1 = 0x00U;    // usart1接收到的信息待存入的空间
uint8_t RxData2 = 0x00U;    // usart2接收到的信息待存入的空间
uint8_t TxData1 = 0x01U;    // usart1待发送的信息
uint8_t TxData2 = 0xFFU;    // usart1待发送的信息
/* USER CODE END PV */

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &RxData1, sizeof(RxData1));    // 指定usart1存储接收信息所用的空间，并使能usart1的相关接收中断
  HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &RxData2, sizeof(RxData2));    // 指定usart2存储接收信息所用的空间，并使能usart2的相关接收中断
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
          if(HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, &TxData1, (uint16_t) sizeof(TxData1)) != HAL_OK)    // usart1发送信息，发完信息立即进入中断，执行用户自定义的回调函数使得TxData1的内容加1
          {
                  Error_Handler();
          }
          if(HAL_UART_Transmit_IT(&huart2, &TxData2, (uint16_t) sizeof(TxData2)) != HAL_OK)    // usart2发送信息，发完信息立即进入中断，执行用户自定义的回调函数使得TxData2的内容减1
          {
                  Error_Handler();
          }
  }
  /* USER CODE END 3 */
}
3.2 两个回调函数
/*
* 该函数是在HAL_UART_Transmit_IT()函数执行完之后立即自动调用的回调函数
*
*/
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
        if(huart->Instance == USART1)
        {
        // 产生usart1下一次发送的信息
                if(TxData1 == 0xFFU)
                {
                        TxData1 = 0x01U;
                }
                else
                {
                        TxData1++;
                }
        }
        if(huart->Instance == USART2)
        {
        // 产生usart2下一次发送的信息
                if(TxData2 == 0x01U)
                {
                        TxData2 = 0xFFU;
                }
                else
                {
                        TxData2--;
                }
        }
}
/*
* 该函数是在“接收寄存器非空”中断里自动调用的回调函数
* 进入该函数前，usart1已经将接收到的信息存储在了RxData1中；usart2已经将接收到的信息存储在了RxData2中
*             并且，两个usart相关的接收中断是处于失能的状态
*/
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
        if(huart->Instance == USART1)
        {
                HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &RxData1, sizeof(RxData1));    // 指定usart1存储下一次接收信息所用的空间，并再次使能usart1的相关接收中断
                // 用户代码begin

                // 用户代码end
        }
        if(huart->Instance == USART2)
        {
                HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &RxData2, sizeof(RxData2));    // 指定usart2存储下一次接收信息所用的空间，并再次使能usart2的相关接收中断
                // 用户代码begin

                // 用户代码end
        }
}


四、总结

  stm32的usart配置和使用流程在stm32cubeide软件中是这样的：
  

• ioc文件里图形化使能usart并配置其波特率、工作方式、中断优先级；
  
• 自动生成代码后，在main.c文件下的main()里调用一次 HAL_UART_Receive_IT() 并轮询调用 HAL_UART_Transmit_IT()；
  
• 在main.c文件下的main()外用户自定义两个中断回调函数：HAL_UART_TxCpltCallback() 和 HAL_UART_RxCpltCallback()；
  
• HAL_UART_RxCpltCallback() 中必须再次调用 HAL_UART_Receive_IT()。
  
  

我遇到的错误点总结：
  

• 没有在main()里调用 HAL_UART_Receive_IT()，usart是不会进入中断去接收信息的。——阅读了stm32f1xx_hal_uart.c文件中对uart外设的说明，发现了该问题并解决。
  
• 没有在 HAL_UART_RxCpltCallback() 中再次调用 HAL_UART_Receive_IT()，usart只会响应一次中断去接收信息，之后再来新的信息就不会进入中断去接收了，更不会进入 HAL_UART_RxCpltCallback() 函数里了。——通过软件的单步调试功能和网上海量教程，发现了该问题并解决。
  
  

所有与usart相关的函数，它们的功能，传递参数的含义、类型、取值，返回值等；所有与usart相关的结构体，它们的定义，成员变量的含义、类型、取值等，或是其它更多的信息。这些请自行在工程里的这两个文件中进行查阅：