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嵌入式学习笔记 - U(S)ART 模块HAL 库函数总结

news 2025/5/19 12:22:59

一串口发送方式：

①轮训方式发送，也就是主动发送，这个容易理解，使用如下函数：

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

②中断方式发送，使用如下函数

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

过程如下：

首先使能发送中断__HAL_UART_ENABLE_IT(huart, UART_IT_TXE); 如果发送数据寄存器为空（第一次发送前为空），则进入USARTx_IRQHandler（）中断向量入口，这个中断向量里面会调用总的串口中断处理函数HAL_UART_IRQHandler(&huart1);

里面有发送中断处理分支部分UART_Transmit_IT(huart)，连续发送想要发送的多个字节下图红线部分所示，每调用一次发送一个字节数据，字节发送结束后发送寄存器变为空时再次进入此中断，每发一次huart->TxXferCount减一次，减为0时，失能发送中断，打开发送完成中断，如下图黄色色部分所示

然后再次回到USARTx_IRQHandler，调用发送完成处理分支UART_EndTransmit_IT(huart);

UART_EndTransmit_IT函数会调用发送完成回调函数HAL_UART_TxCpltCallback(huart);

用户可以自行定义此函数进行相应处理

③ DMA 方式发送：

HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData, uint16_t Size);

二串口接收方式：

1）轮训方式接收，也就是主动去检查，这个容易理解，使用如下函数

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

2）DMA方式接收

HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);

3）中断方式接收，有两种方式，这里过程比较多比较难理解详细讲述：

不使用HAL库函数，直接寄存器方式，如下图，直接在中断向量表入口里面通过判断接收标志位RXNE，直接读寄存器DR，这样每一个收到一个字节会进一次中断

使用HAL库函数的回调函数，注意这里有两种接收方式以及相应的两种回调函数：

① 标准回调函数（接收完成回调函数）：HAL_UART_RxCpltCallback（）

接收到启动时设置的字节数（启动接收时需要设置接收数据长度）后的回调函数

a) 首先通过HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)RxBuff,BUFFSIZE)启动，这个启动函数要在初始化时首次启动，并且要在接收完定长数据后回调函数中再次启动，如下图

里面有开启中断接收数据的条件

以及条件赋值语句，这是选择进入标准回调函数的条件，

b) 发生中断时（接收到一个字节时）中断向量里面会调用总的串口中断处理函数HAL_UART_IRQHandler(&huart1)；此函数会调用 UART_Receive_IT(huart);

此函数里面会对数据进行接收保存，如下，从此函数可以看出，不开启上面的a)步骤的条件，UART_Receive_IT是不会读接收寄存器的是数据的，如下图，所以想要使用HAL库回调函数接收数据，必须在初始化时通过HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT或者HAL_UART_Receive_IT（）函数开启接收状态，这是HAL库函数决定的。

c）此函数最终还会调用定长数据接收回调函数HAL_UART_RxCpltCallback(huart);如下图

用户可以在回调函数中对数据进行想要的处理。

② 接收完成或者空闲回调函数HAL_UARTEx_RxEventCallback（）

接收完成或者空闲回调函数。当接收到预先设置好的字节数或者接收空闲（IDLE中断）时会回调这个函数

a) 首先通过HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(&huart1,(uint8_t *)RxBuff,BUFFSIZE);开启接收状态如下图

里面有开启进入空闲回调函数的条件如下图

以及开启中断接收数据的条件，如下图

b) 发生中断时，串口中断向量入口会调用总处理函数HAL_UART_IRQHandler(&huart1)

此函数会调用函数UART_Receive_IT进行数据读取，从此函数可以发现如果不开启上面的a)步骤的条件，UART_Receive_IT是不会读接收寄存器的是数据的，如下图，所以想要使用HAL库回调函数接收数据，必须在初始化时通过HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT或者HAL_UART_Receive_IT（）函数开启接收状态，这是HAL库函数决定的。

c）以及最终调用完成或者空闲回调函数HAL_UARTEx_RxEventCallback(huart, nb_rx_data);

首先第一个情况下UART_Receive_IT里面在发送完成条件下，同标准回调函数一样，也调用了此回调函数

另外注意黄线所示语句，huart->ReceptionType = HAL_UART_RECEPTION_STANDARD;如果这是一个发送满一个RxBuffer量程的情况，就赋值接收模式为标准模式，就不会进入下面这个情况进行空闲模式分析与调用。

第二个情况：

首先有个条件，就是在第a）步骤中提及的条件，启动了HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT空闲接收状态，并且前面没有接收满一个量程，上面紫色字体所述，如下图

其次是接收未满一个RxBuffer量程的条件，圆圈处代表总线空闲，接收未达到RxBuffer 满量程，进行此函数调用

两个回调函数的使用总结如下：

比如定义接收缓冲区大小为RxBuffer[10]，也就是函数HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)RxBuff,BUFFSIZE)或者HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(&huart1,(uint8_t *)RxBuff,BUFFSIZE);中的BUFFERSIZE=10，调用机制如下图