【5】基于STM32CubeMX-STM32串口数据收发

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串行接口相关知识点

并行通信、串行通信的概念。
单工、半双工、全双工的概念。
异步串行通信：通信双方在没有同步时钟的前提下，将一个字符（包括特定的附加位）按位进行传输的通信方式。
波特率：每秒钟传输的二进制位数，如9600bps。
TTL电平<—->RS232：MAX3232 SP3232
串口<———>USB接口：CH340 CP2012

STM32芯片的串口UASRT功能十分强大，但对于日常编程而言，使用最多的还是异步串行通信。
串口1：USART1_TX与PA9复用，USART1_RX与PA10复用。
串口2：USART2_TX与PA2复用，USART2_RX与PA3复用。

HAL库中串口发送的重要函数

////查询方式，阻塞式发送函数（初学者，推荐使用）   
HAL_StatusTypeDef  HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart,uint8_t *pData,uint16_t Size, uint32_t Timeout);

参数1：huart，串口实例的指针。
参数2：*pData，待发送数据缓冲区的指针。
参数3：Size，待发送数据的字节数。
参数4：Timeout，超时时间值。
返回值：HAL_StatusTypeDef，函数执行状态。
typedef enum
{
  HAL_OK       = 0x00U,
  HAL_ERROR    = 0x01U,
  HAL_BUSY     = 0x02U,
  HAL_TIMEOUT  = 0x03U
} HAL_StatusTypeDef;

////中断方式，非阻塞式发送函数
HAL_StatusTypeDef  HAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart,uint8_t *pData, uint16_t Size);
参数1：huart，串口实例的指针。
参数2：*pData，待发送数据缓冲区的指针。
参数3：Size，待发送数据的字节数。
返回值：HAL_StatusTypeDef，函数执行状态。

////串口发送完毕中断回调函数  
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef  *huart);
void HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef  *huart)

应用举例：使用非阻塞式的串口发送函数，将发送缓数组dat_Txd中的前5个数据发送到USART1，在数据发送完成后，翻转PB9引脚的输出电平。   
//使用中断，非阻塞方式 
HAL_UART_Transmit_IT(&huart1,  dat_Txd, 5);

void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef  *huart) 
{         
    if(huart->Instance == USART1);         
    {             
        HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_9);    
    }
}

 
//使用查询，阻塞方式 
HAL_UART_Transmit(&huart1,  dat_Txd, 5, 10000);
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_9);

HAL库中串口接收的重要函数

////查询方式，阻塞式接收函数
     
HAL_StatusTypeDef  HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData,  uint16_t Size, uint32_t Timeout);
参数1：huart，串口实例的指针。
参数2：*pData，数据接收据缓冲区的指针。
参数3：Size，待接收数据的字节数。
参数4：Timeout，超时时间值。
返回值：HAL_StatusTypeDef，函数执行状态。

非阻塞式接收函数（推荐使用）
HAL_StatusTypeDef  HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart,uint8_t *pData,uint16_t Size);
参数1：huart，串口实例的指针。
参数2：*pData，数据接收据缓冲区的指针。
参数3：Size，待接收数据的字节数。
返回值：HAL_StatusTypeDef，函数执行状态。

////串口接收完毕中断回调函数
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef  *huart);
void HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef  *huart);

应用举例：使用非阻塞式的串口接收函数，接收USART1中的一个字节，将其保存在dat_Rxd变量中，在数据接收完成后，判断该字节，若为0x5A，则翻转PB8引脚的输出电平。
//使用中断，非阻塞方式
HAL_UART_Transmit_IT(&huart1,  &dat_Rxd, 1);
  
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef  *huart)    
{        
    if(huart->Instance == USART1)    
    {       
        if(dat_Rxd == 0x5A)      
            HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_8);
    }
}

实训案例：上位机通过串口控制LED灯开关

调试要点：

在XMF07A或XMF07C开发板上，利用STM32CubeMX和Keil5协同开发，完成以下的功能：
【1】开机后，向串口1发送“hello world！”。
【2】串口1收到字节指令“0xA1”，打开LED1，发送“LED1 Open！”。
【3】串口1收到字节指令“0xA2”，关闭LED1，发送“LED1 Closed！”。
【4】在串口发送过程中，打开LED2作为发送数据指示灯。

#define LED1_ON() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET)
#define LED1_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET)
#define LED2_ON() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET)
#define LED2_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET)

uint8_t Tx_str1[] = "hello world!\r\n";
uint8_t Tx_str2[] = "LED1 Open!\r\n";
uint8_t Tx_str3[] = "LED1 Closed!\r\n";
uint8_t Rx_dat = 0;

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if(huart->Instance == USART1)
    {
        if(Rx_dat == 0xa1)
        {
            LED1_ON();
            
            LED2_ON();
        HAL_UART_Transmit(&huart1,Tx_str2,sizeof(Tx_str2),10000);
        LED2_OFF();
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&Rx_dat,1);
        }
        else if(Rx_dat == 0xa2)
        {
        LED1_OFF();
            
        LED2_ON();
        HAL_UART_Transmit(&huart1,Tx_str3,sizeof(Tx_str3),10000);
        LED2_OFF();
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&Rx_dat,1);
        }
    }
}

//在mian()函数中添加以下代码：
LED2_ON();
HAL_UART_Transmit(&huart1,Tx_str1,sizeof(Tx_str1),10000);    //向上位机发送“hello world!”
LED2_OFF();
HAL_UART_Receive_IT(&huart1,&Rx_dat,1);                      //启动串口1接收上位机1个字节