【单片机】基于STM32的UART串口通信

一、前言

简单讲解一下UART通信协议，以及UART能够实现的一些功能，还有有关使用STM32CubeMX来配置芯片的一些操作。实验内容基于正点原子精英板开发板，单片机芯片为STM32F103ZET6。
在后面我会以我使用的STM32F429开发板来举例讲解（其他STM32系列芯片大多数都可以按照这些步骤来操作的），如有不足请多多指教。

二、UART相关知识

1、UART简介

嵌入式开发中，UART串口通信协议是我们常用的通信协议（UART、I2C、SPI等）之一，全称叫做通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），是异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输，它能将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换，能够灵活地与外部设备进行全双工数据交换。
类似的，USART（Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter通用同步异步收发器）串口的，USART相当于UART的升级版，USART支持同步模式，因此USART 需要同步始终信号USART_CK（如STM32 单片机），通常情况同步信号很少使用，因此一般的单片机UART和USART使用方式是一样的，都使用异步模式。因为USART的使用方法上跟UART基本相同，所以在此就以UART来讲该通信协议了。

2、UART通信协议

1. 起始位
   当未有数据发送时，数据线处于逻辑“1”状态；先发出一个逻辑“0”信号，表示开始传输字符。
2. 数据位
   紧接着起始位之后。资料位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。
3. 奇偶校验位
   资料为加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验资料传送的正确性。
4. 停止位
   它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。 由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。
5. 空闲位或起始位
   处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送，进入空闲状态。
   处于逻辑“0”状态，表示开始传送下一数据段。
6. 波特率
   表示每秒钟传送的码元符号的个数，是衡量数据传送速率的指标，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示。
   常用的波特率有：9600、115200……
   时间间隔计算：1秒除以波特率得出的时间，例如，波特率为9600的时间间隔为1s / 9600（波特率） = 104us。

3、UART功能说明

接口通过三个引脚从外部连接到其它设备。任何 USART 双向通信均需要 至少两个引脚：接收数据输入引脚 (RX) 和发送数据引脚输出 (TX)：
　　RX：接收数据输入引脚就是串行数据输入引脚。过采样技术可区分有效输入数据和噪声，从而用于恢复数据。
　　TX：发送数据输出引脚。如果关闭发送器，该输出引脚模式由其 I/O 端口配置决定。如果使 能了发送器但没有待发送的数据，则 TX 引脚处于高电平。在单线和智能卡模式下，该 I/O 用于发送和接收数据（USART 电平下，随后在 SW_RX 上接收数据）。

（1）正常 USART 模式下，通过这些引脚以帧的形式发送和接收串行数据：

• 发送或接收前保持空闲线路
• 起始位
• 数据（字长 8 位或 9 位），最低有效位在前
• 用于指示帧传输已完成的 0.5 个、1 个、1.5 个、2 个停止位
• 该接口使用小数波特率发生器 - 带 12 位尾数和 4 位小数
• 状态寄存器 (USART_SR)
• 数据寄存器 (USART_DR)
• 波特率寄存器 (USART_BRR) - 12 位尾数和 4 位小数
• 智能卡模式下的保护时间寄存器 (USART_GTPR)

（2）在同步模式下连接时需要以下引脚：

• SCLK：发送器时钟输出。该引脚用于输出发送器数据时钟，以便按照 SPI 主模式进行同步发送（起始位和结束位上无时钟脉冲，可通过软件向最后一个数据位发送时钟脉冲）。RX 上可同步接收并行数据。这一点可用于控制带移位寄存器的外设（如 LCD 驱动器）。时钟相位和极性可通过软件编程。在智能卡模式下，SCLK 可向智能卡提供时钟。在硬件流控制模式下需要以下引脚：
• nCTS：“清除以发送”用于在当前传输结束时阻止数据发送（高电平时）。
• nRTS：“请求以发送”用于指示 USART 已准备好接收数据（低电平时）。

4、UART工作原理

（1）发送接收

发送逻辑对从发送FIFO 读取的数据执行“并→串”转换。控制逻辑输出起始位在先的串行位流，并且根据控制寄存器中已编程的配置，后面紧跟着数据位（注意：最低位 LSB 先输出）、奇偶校验位和停止位。
在检测到一个有效的起始脉冲后，接收逻辑对接收到的位流执行“串→并”转换。此外还会对溢出错误、奇偶校验错误、帧错误和线中止（line-break）错误进行检测，并将检测到的状态附加到被写入接收FIFO 的数据中。

（2）波特率产生

波特率除数（baud-rate divisor）是一个22 位数，它由16 位整数和6 位小数组成。波特率发生器使用这两个值组成的数字来决定位周期。通过带有小数波特率的除法器，在足够高的系统时钟速率下，UART 可以产生所有标准的波特率，而误差很小。

（3）数据收发

发送时，数据被写入发送FIFO。如果UART 被使能，则会按照预先设置好的参数（波特率、数据位、停止位、校验位等）开始发送数据，一直到发送FIFO 中没有数据。一旦向发送FIFO 写数据（如果FIFO 未空），UART 的忙标志位BUSY 就有效，并且在发送数据期间一直保持有效。BUSY 位仅在发送FIFO 为空，且已从移位寄存器发送最后一个字符，包括停止位时才变无效。即 UART 不再使能，它也可以指示忙状态。

在UART 接收器空闲时，如果数据输入变成“低电平”，即接收到了起始位，则接收计数器开始运行，并且数据在Baud16 的第8 个周期被采样。如果Rx 在Baud16 的第8 周期仍然为低电平，则起始位有效，否则会被认为是错误的起始位并将其忽略。
　　
如果起始位有效，则根据数据字符被编程的长度，在 Baud16 的每第 16 个周期（即一个位周期之后）对连续的数据位进行采样。如果奇偶校验模式使能，则还会检测奇偶校验位。

最后，如果Rx 为高电平，则有效的停止位被确认，否则发生帧错误。当接收到一个完整的字符时，将数据存放在接收FIFO 中。

（4）中断控制

出现以下情况时，可使UART 产生中断：

• FIFO 溢出错误
• 线中止错误（line-break，即Rx 信号一直为0 的状态，包括校验位和停止位在内）
• 奇偶校验错误
• 帧错误（停止位不为1）
• 接收超时（接收FIFO 已有数据但未满，而后续数据长时间不来）
• 发送
• 接收
  由于所有中断事件在发送到中断控制器之前会一起进行“或运算”操作，所以任意时刻 UART 只能向中断产生一个中断请求。通过查询中断状态函数，软件可以在同一个中断服务函数里处理多个中断事件（多个并列的if 语句）。

（5）FIFO操作

FIFO 是“First-In First-Out”的缩写，意为“先进先出”，是一种常见的队列操作。 Stellaris 系列ARM 的UART 模块包含有2 个16 字节的FIFO：一个用于发送，另一个用于接收。可以将两个FIFO 分别配置为以不同深度触发中断。可供选择的配置包括：1/8、 1/4、1/2、3/4 和7/8 深度。例如，如果接收FIFO 选择1/4，则在UART 接收到4 个数据时产生接收中断。
　
发送FIFO的基本工作过程： 只要有数据填充到发送FIFO 里，就会立即启动发送过程。由于发送本身是个相对缓慢的过程，因此在发送的同时其它需要发送的数据还可以继续填充到发送 FIFO 里。当发送 FIFO 被填满时就不能再继续填充了，否则会造成数据丢失，此时只能等待。这个等待并不会很久，以9600 的波特率为例，等待出现一个空位的时间在1ms 上下。发送 FIFO 会按照填入数据的先后顺序把数据一个个发送出去，直到发送 FIFO 全空时为止。已发送完毕的数据会被自动清除，在发送FIFO 里同时会多出一个空位。

接收FIFO的基本工作过程： 当硬件逻辑接收到数据时，就会往接收FIFO 里填充接收到的数据。程序应当及时取走这些数据，数据被取走也是在接收FIFO 里被自动删除的过程，因此在接收 FIFO 里同时会多出一个空位。如果在接收 FIFO 里的数据未被及时取走而造成接收FIFO 已满，则以后再接收到数据时因无空位可以填充而造成数据丢失。

收发FIFO 主要是为了解决UART 收发中断过于频繁而导致CPU 效率不高的问题而引入的。在进行 UART 通信时，中断方式比轮询方式要简便且效率高。但是，如果没有收发 FIFO，则每收发一个数据都要中断处理一次，效率仍然不够高。如果有了收发FIFO，则可以在连续收发若干个数据（可多至14 个）后才产生一次中断然后一并处理，这就大大提高了收发效率。

完全不必要担心FIFO 机制可能带来的数据丢失或得不到及时处理的问题，因为它已经帮你想到了收发过程中存在的任何问题，只要在初始化配置UART 后，就可以放心收发了， FIFO 和中断例程会自动搞定一切。

（6）回环操作

UART 可以进入一个内部回环（Loopback）模式，用于诊断或调试。在回环模式下，从Tx 上发送的数据将被Rx 输入端接收。

三、STM32CubeMx配置

正常创建工程，启用USART1，相关设置如下：

四、UART发送

1、初始化说明

CubeMX生成的UART初始化代码（在usart.c中）

1 UART_HandleTypeDef huart1;
 2 
 3 /* USART1 init function */
 4 
 5 void MX_USART1_UART_Init(void)
 6 {
 7 
 8   huart1.Instance = USART1;
 9   huart1.Init.BaudRate = 115200;
10   huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
11   huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
12   huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
13   huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
14   huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
15   huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
16   if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
17   {
18     Error_Handler();
19   }
20 
21 }
22 
23 void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
24 {
25 
26   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
27   if(uartHandle->Instance==USART1)
28   {
29   /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */
30 
31   /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */
32     /* USART1 clock enable */
33     __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
34   
35     __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
36     /**USART1 GPIO Configuration    
37     PA9     ------> USART1_TX
38     PA10     ------> USART1_RX 
39     */
40     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;
41     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
42     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
43     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
44     GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
45     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
46 
47   /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */
48 
49   /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */
50   }
51 }
52 
53 void HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
54 {
55 
56   if(uartHandle->Instance==USART1)
57   {
58   /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 0 */
59 
60   /* USER CODE END USART1_MspDeInit 0 */
61     /* Peripheral clock disable */
62     __HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE();
63   
64     /**USART1 GPIO Configuration    
65     PA9     ------> USART1_TX
66     PA10     ------> USART1_RX 
67     */
68     HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);
69 
70   /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 1 */
71 
72   /* USER CODE END USART1_MspDeInit 1 */
73   }
74 } 
USART init

2、HAL库函数说明

HAL_UART_Transmit（在stm32f4xx_hal_uart.c中），该函数能够通过huart串口发送Size位pData数据。
参数说明：

• huart ：选择用来发送的UART串口
• pData ：指向将要发送的数据的指针
• Size ：发送数据的大小
• Timeout：超时时间

3、代码实现UART发送

（1）直接发送

在main主函数中定义一个数组：

1   /* USER CODE BEGIN 1 */
2     unsigned char uTx_Data[5] = {0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45};    //数组内十六进制代表“ABCDE”
3   /* USER CODE END 1 */

在main主函数中的while循环中调用HAL库UART发送函数：

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
        /* UART发送 */
      HAL_UART_Transmit(&huart1, uTx_Data, sizeof(uTx_Data), 0xffff);
        /* 延迟1s */
        HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

整体的main函数如下：

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
    unsigned char uTx_Data[5] = {0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45};    //数组内十六进制代表“ABCDE”
  /* 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();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
        /* UART发送 */
      HAL_UART_Transmit(&huart1, uTx_Data, sizeof(uTx_Data), 0xffff);
        /* 延迟1s */
        HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

通过编译下载，可在串口助手中显示发送的数据：

（2）字符串发送

前面的发送方式，不仅要传入句柄参数，还有数组、长度、超时时间参数。

为了简便发送，我们可以专门写一个字符串发送函数，可以直接传入一个数组即可发送，可以更简便地实现字符串发送。

优点是，发送数据更简便，能够一次性发送很长的数据数组。

但缺点就是不能控制发送的长度，会将整个数据数组发出。

在Uart.c中添加vUser_UART_SendString函数

/* USER CODE BEGIN 1 */
void vUser_UART_SendString(UART_HandleTypeDef* uartHandle, unsigned char * uData)
{
    /* -1- 判断数据是否发送完毕 */
    while(*uData)        //若为空即发送完毕，若不为空则还有数据
    {
        /* -2- 发送1Byte */
        HAL_UART_Transmit(uartHandle, uData, 1, 0xffff);
        /* -3- 移至下1Byte */
        uData++;
    }
}
/* USER CODE END 1 */

在Uart.h中声明一下vUser_UART_SendString函数（声明后就可以在别的地方调用该函数）

1 /* USER CODE BEGIN Prototypes */
2 extern void vUser_UART_SendString(UART_HandleTypeDef* uartHandle, unsigned char * uData);
3 /* USER CODE END Prototypes */

在main主函数中定义一个数组

1   /* USER CODE BEGIN 1 */
2     unsigned char uTx_Data[] = "\r\n Hallo World！ 你好，世界！";
3   /* USER CODE END 1 */

在main主函数的while循环中调用字符串发送函数

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
        /* 字符串发送 */
      vUser_UART_SendString(&huart1, uTx_Data);
        /* 延迟1s */
        HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

整个main函数如下：

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
    unsigned char uTx_Data[] = "\r\n Hallo World！ 你好，世界！";
  /* 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();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
        /* UART发送 */
      vUser_UART_SendString(&huart1, uTx_Data);
        /* 延迟1s */
        HAL_Delay(1000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

编译下载后在串口助手中显示如下：

这种发送方式就是相当于编写c语言的时候，在小黑框中打印自己想要打印的东西；通过printf发送，我们也可以在串口助手上实现一样的功能。

五、UART接收

1、初始化说明

UART接收在原本配置CubeMx的基础上，添加一些UART的中断配置来实现中断接收操作。

使能串口中断

设置中断优先级（如果没开启其他中断，那就默认即可，直接跳过）

重新生成代码

2、函数说明

（1）CubeMx生成的UART中断处理函数（在stm32f1xx_it.c中）

当USART1发生中断事件时，程序会进行该函数，所以我们会在这个函数编写好程序，来处理我们的中断事件。

/**
 * @brief This function handles USART1 global interrupt.
  */
void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

（2）HAL库函数HAL_UART_Transmit（在stm32f4xx_hal_uart.c中）

该函数能够通过huart串口发送Size位pData数据。
参数说明：

• huart ：选择用来发送的UART串口
• pData ：指向将要发送的数据的指针
• Size ：发送数据的大小
• Timeout：超时时间

（3）HAL库函数HAL_UART_Receive（在stm32f4xx_hal_uart.c中）

• huart ：选择用来接收的UART串口
• pData ：指向将要存放数据的指针
• Size ：发送数据的大小
• Timeout：超时时间

3、代码编写：实现UART接收

（1）直接接收（不建议）

1）在main主函数中定义一个变量，负责接收数据

1   /* USER CODE BEGIN 1 */
2     unsigned char uRx_Data = 0;
3   /* USER CODE END 1 */

2）在main主函数while循环中调用HAL库UART接收函数

1   /* Infinite loop */
 2   /* USER CODE BEGIN WHILE */
 3   while (1)
 4   {
 5         /* 判断是否接收成功 */
 6         if(HAL_UART_Receive(&huart1, &uRx_Data, 1, 1000) == HAL_OK)
 7         {
 8             /* 将接收成功的数据通过串口发出来 */
 9             HAL_UART_Transmit(&huart1, &uRx_Data, 1, 0xffff);
10         }
11         
12     /* USER CODE END WHILE */
13 
14     /* USER CODE BEGIN 3 */
15   }
16   /* USER CODE END 3 */

整个main函数如下：

1 /**
 2   * @brief  The application entry point.
 3   * @retval int
 4   */
 5 int main(void)
 6 {
 7   /* USER CODE BEGIN 1 */
 8     unsigned char uRx_Data = 0;
 9   /* USER CODE END 1 */
10   
11 
12   /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
13 
14   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
15   HAL_Init();
16 
17   /* USER CODE BEGIN Init */
18 
19   /* USER CODE END Init */
20 
21   /* Configure the system clock */
22   SystemClock_Config();
23 
24   /* USER CODE BEGIN SysInit */
25 
26   /* USER CODE END SysInit */
27 
28   /* Initialize all configured peripherals */
29   MX_GPIO_Init();
30   MX_USART1_UART_Init();
31   /* USER CODE BEGIN 2 */
32 
33   /* USER CODE END 2 */
34 
35   /* Infinite loop */
36   /* USER CODE BEGIN WHILE */
37   while (1)
38   {
39         /* 判断是否接收成功 */
40         if(HAL_UART_Receive(&huart1, &uRx_Data, 1, 1000) == HAL_OK)
41         {
42             /* 将接收成功的数据通过串口发出来 */
43             HAL_UART_Transmit(&huart1, &uRx_Data, 1, 0xffff);
44         }
45         
46     /* USER CODE END WHILE */
47 
48     /* USER CODE BEGIN 3 */
49   }
50   /* USER CODE END 3 */
51 }

3）编译、下载烧写后实现效果如下

这种接收方式是直接在main函数里的while循环里不断接收，会严重占用程序的进程，且接收较长的数据时，会发生接收错误，如下：

（2）中断接收（接收并发送）（不推荐）

1）在HAL_UART_MspInit（在usart.c中）使能接收中断

1   /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */
2     __HAL_UART_ENABLE_IT(uartHandle, UART_IT_RXNE);
3   /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */

整个HAL_UART_MspInit函数如下：

1 void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
 2 {
 3 
 4   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
 5   if(uartHandle->Instance==USART1)
 6   {
 7   /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */
 8 
 9   /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */
10     /* USART1 clock enable */
11     __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
12   
13     __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
14     /**USART1 GPIO Configuration    
15     PA9     ------> USART1_TX
16     PA10     ------> USART1_RX 
17     */
18     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;
19     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
20     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
21     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
22     GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
23     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
24 
25     /* USART1 interrupt Init */
26     HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);
27     HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
28   /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */
29     __HAL_UART_ENABLE_IT(uartHandle, UART_IT_RXNE);
30   /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */
31   }
32 }

2）在USART1_IRQHandler（在stm32f4xx_it.c中）定义一个变量，负责接收数据

1 unsigned char uRx_Data = 0;

3）在USART1_IRQHandler（在stm32f4xx_it.c中）调用HAL库的UART接收函数以及发送函数

1     /* -1- 接收 */
2     HAL_UART_Receive(&huart1, &uRx_Data, 1, 1000);
3     /* -2- 将接收成功的数据通过串口发出去 */
4     HAL_UART_Transmit(&huart1, &uRx_Data, 1, 0xffff);

整个USART1_IRQHandler（在stm32f4xx_it.c中）函数如下：

1 /**
 2   * @brief This function handles USART1 global interrupt.
 3   */
 4 void USART1_IRQHandler(void)
 5 {
 6   /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
 7     unsigned char uRx_Data;
 8     
 9     /* -1- 接收 */
10     HAL_UART_Receive(&huart1, &uRx_Data, 1, 1000);
11     /* -2- 将接收成功的数据通过串口发出去 */
12     HAL_UART_Transmit(&huart1, &uRx_Data, 1, 0xffff);
13     
14   /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
15   HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
16   /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
17 
18   /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
19 }

4）编译、下载烧写实现效果如下

相对于前面的直接接收方式，该中断接收方式就显得特别人性化了，在没有什么特别事件的时候，单片机会按照原本的程序运行着，等到有数据从UART串口发送过来时，会马上进入UART串口的中断处理函数中，完成相应的中断处理操作，完成后会退出中断函数，并继续原本在进行的程序，这样就不会占用单片机程序太多的进程了。

但仍会发生前面直接接收方式的接收异常状况，主要原因是，在中断处理函数中，我们在接收了数据后并紧接着作出发送的操作，这会出现一个状况，还没来得及将上一次接收到的数据发送出去，就进入下一次接收的中断，然而导致失去了一些数据了。

（3）中断接收（先接收完，后处理）（推荐）

这种接收方式，是在方式2的基础上稍作改进的，较于前两种接收方式，是更好的一种接收方式，不会给原本的程序进程造成太大影响。还可以先接收全部数据（提示：通过定义一个较大的数组来存储），再将数据进行处理，这样能确保接收数据的完整性，并能将数据进行有效的处理、分析。

既然这种方式明显会好一点，那为什么一开始不用这个方式呢？因为通过前面两种方法，可以更容易明白UART接收的操作。

而这次就只要在方式2的基础上作出一些简单的修改就可以了。

1）在HAL_UART_MspInit（在usart.c中）使能接收中断（与方式2相同）

1   /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */
2     __HAL_UART_ENABLE_IT(uartHandle, UART_IT_RXNE);
3   /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */

整个HAL_UART_MspInit（在usart.c中）函数如下：

1 void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
 2 {
 3 
 4   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
 5   if(uartHandle->Instance==USART1)
 6   {
 7   /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */
 8 
 9   /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */
10     /* USART1 clock enable */
11     __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
12   
13     __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
14     /**USART1 GPIO Configuration    
15     PA9     ------> USART1_TX
16     PA10     ------> USART1_RX 
17     */
18     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;
19     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
20     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
21     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
22     GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
23     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
24 
25     /* USART1 interrupt Init */
26     HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);
27     HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
28   /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */
29     __HAL_UART_ENABLE_IT(uartHandle, UART_IT_RXNE);
30   /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */
31   }
32 }

2）在USART1_IRQHandler（在stm32f4xx_it.c中）定义三个静态变量

1     static unsigned char     uRx_Data[1024] = {0}     ;    //存储数组
2     static unsigned char  *  pRx_Data       = uRx_Data;    //指向存储数组将要存储数据的位
3     static unsigned char     uLength        =  0  

3）在USART1_IRQHandler（在stm32f4xx_it.c中）调用HAL库的UART接收函数以及发送函数

注：
　　如下的第2、3步都可以根据自身要求进行改进。

• 第2步：判断接收结束条件，这个可以根据自己想要接收何种类型的数据而定。

• 第3步：数据处理，大家可以在这一步执行自己想要对数据做的一些操作，我这里只是将接收到的数据重新发送出去而已。

1     /* -1- 接收数据 */
 2     HAL_UART_Receive(&huart1, pRx_Data, 1, 1000);
 3     
 4     /* -2- 判断数据结尾 */
 5     if(*pRx_Data == '\n')
 6     {
 7         /* -3- 将接收成功的数据通过串口发出去 */
 8         HAL_UART_Transmit(&huart1, uRx_Data, uLength, 0xffff);
 9         
10         /* -4- 初始化指针和数据长度 */
11         pRx_Data = uRx_Data;  //重新指向数组起始位置
12         uLength  = 0;         //长度清零
13     }
14     /* -5- 若未结束，指针往下一位移动，长度自增一 */
15     else
16     {
17         pRx_Data++;
18         uLength++;
19     }

整个USART1_IRQHandler（在stm32f4xx_it.c中）函数如下：

1 /**
 2   * @brief This function handles USART1 global interrupt.
 3   */
 4 void USART1_IRQHandler(void)
 5 {
 6   /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
 7     static unsigned char   uRx_Data[1024] = {0}     ;    //存储数组
 8     static unsigned char * pRx_Data       = uRx_Data;    //指向存储数组将要存储数据的位
 9     static unsigned char   uLength        =  0      ;    //接收数据长度
10     
11     /* -1- 接收数据 */
12     HAL_UART_Receive(&huart1, pRx_Data, 1, 1000);
13     
14     /* -2- 判断数据结尾 */
15     if(*pRx_Data == '\n')
16     {
17         /* -3- 将接收成功的数据通过串口发出去 */
18         HAL_UART_Transmit(&huart1, uRx_Data, uLength, 0xffff);
19         
20         /* -4- 初始化指针和数据长度 */
21         pRx_Data = uRx_Data;   //重新指向数组起始位置
22         uLength  = 0;          //长度清零
23     }
24     /* -5- 若未结束，指针往下一位移动，长度自增一 */
25     else
26     {
27         pRx_Data++;
28         uLength++;
29     }
30     
31     
32   /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
33   HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
34   /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
35 
36   /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
37 }

4）编译、下载烧写后实现效果如下

除了上面的方法，还有DMA接收方法没介绍。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-799069.html

到了这里，关于【单片机】基于STM32的UART串口通信的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！