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基于STM32 HAL库的串口通信实现与应用

news 来源：原创 2024/9/19 10:57:33

串口通信作为嵌入式系统中一种常见的数据传输方式，允许不同设备之间进行数据交换。STM32系列微控制器提供了丰富的串口通信接口，支持多种通信协议和配置选项。本文将详细介绍如何使用STM32的HAL库来实现串口通信，并提供实际的代码示例。

串口通信基础

串口通信概念

串口通信是一种点对点的通信方式，通常使用两条线：一条用于发送（TX），另一条用于接收（RX）。数据以串行方式传输，即一次传输一个比特。

串口通信的时序

串口通信的时序包括起始位、数据位、校验位和停止位。起始位标志着数据传输的开始，数据位是实际传输的信息，校验位用于错误检测，停止位表示数据传输的结束。

数据参数配置

串口通信的数据参数包括：

数据位长度（通常是7或8位）
校验方式（奇校验、偶校验或无校验）
停止位（1或2位）
波特率（传输速度，如9600、115200等）

使用STM32CubeMX配置串口

配置步骤

打开STM32CubeMX，选择目标MCU型号。
配置时钟树，确保为串口提供正确的时钟源。
在GPIO配置中，指定用于TX和RX的引脚。
在串口配置中，设置波特率、数据位、校验和停止位等参数。
生成代码并打开生成的工程。

示例配置

假设我们使用STM32L432KCU3作为目标MCU，配置串口1的波特率为9600，数据位为8，无校验，停止位为1。

串口通信的实现

阻塞方式发送和接收

使用HAL库提供的阻塞函数进行数据的发送和接收。

// 阻塞方式发送数据
void blocking_send(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *data, size_t size) {HAL_UART_Transmit(huart, data, size, HAL_MAX_DELAY);
}// 阻塞方式接收数据
void blocking_receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *buffer, size_t size) {HAL_UART_Receive(huart, buffer, size, HAL_MAX_DELAY);
}

串口重定向

使用标准C库函数（如printf和scanf）进行数据的发送和接收。

// 重写fputc函数以实现printf重定向
int fputc(int ch, FILE *stream) {HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);return ch;
}// 使用printf发送数据
printf("Hello, STM32 World!\r\n");

中断方式发送和接收

使用串口中断进行数据的发送和接收。

// 中断方式发送数据
void interrupt_send(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *data, size_t size) {HAL_UART_Transmit_IT(huart, data, size);
}// 中断接收数据的回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {// 处理接收到的数据
}

DMA方式发送和接收

使用DMA（直接内存访问）来提高数据传输的效率。

// DMA方式发送数据
void dma_send(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *data, size_t size) {HAL_UART_Transmit_DMA(huart, data, size);
}// DMA接收数据的回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {// 处理接收到的数据
}

不定长数据的发送和接收

实现不定长数据的发送和接收，无需指定字符串长度。

// 不定长数据发送函数
void uart_send_bits(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData) {while (*pData != '\0') {HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)pData, 1, 0xffff);++pData;}printf("\r\n");
}