2019年08月28日 | STM32使用HAL库实现串口通讯

一、对中断的理解。

该文章引用自单片机技术–新浪博客

为了提高CPU的工作效率以及对实时系统的快速响应，产生了中断控制方式的信息交换。

在日常生活中广泛存在着“中断”的例子。例如一个人正在看书，这时电话铃响了，于是他将书放下去接电话。为了在接完电话后继续看书，他必须记下当时的页号，接完电话后，将书取回，从刚才被打断的位置继续往下阅读。由此可见，中断是一个过程。计算机是这样处理的，当有随机中断请求后，CPU暂停执行现行程序，转去执行中断处理程序，为相应的随机事件服务，处理完毕后CPU恢复执行被暂停的现行程序。

在这个过程中，应注意如下几方面：

一、 外部或内部的中断请求是随机的，若当前程序允许处理应立即响应；

二、 在内存中必须有处理该中断的处理程序；

三、 系统怎样能正确地由现行程序转去执行中断处理程序；

四、 当中断处理程序执行完毕后怎样能正确地返回。

现在再从另一方面分析,整个中断的处理过程就像子程序调用，但是本质的差异是调用的时间是随机的，调用的形式是不同的。因此，是否可以认为处理中断的过程是一种特殊的子程序调用。如图5.1和 图5.2 所示。

中断有两个重要特征：程序切换(控制权的转移)和随机性。

二、中断源，中断标志等概念

中断源就是向CPU发出中断请求的来源。中断源发出请求，CPU响应中断后便转向中断服务程序。中断源引起的中断服务程序入口地址即为中断矢量地址。中断向量地址是固定的，用户不可改变。

由于两个相邻的中断服务程序入口地址间隔仅为8字节，一般的中断服务程序是容纳不下的。通常是在相应的中断服务程序入口地址中放一条长跳转指令LJMP，这样就可以转到64KB的任何可用区域了。若在2KB范围内转移，则可存放AJMP指令。

由于0003H~002BH是中断矢量地址区，因此，单片机应在程序入口地址0000H处放一条无条件转移指令(如LJMP XXXXH)，转到指定的主程序地址。

中断接收

该文章参考自“狗尾巴草word”前辈

中断接收的触发流程

（以USART2为例）

串口中断接收的流程：

USART2_IRQHandler(void) -> HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart) -> UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart) -> HAL_UART_RxCpltCallback(huart);

Callback函数就是用户要重写在main.c里的回调函数。

再说明一下一个很重要的问题：STM32的每个串口中断有好几个（发送接收等），但是只要是与串口相关的中断发生系统都会先调用同一个函数，也就是中断向量表中的那个，比如usart2的话就是USART2_IRQHandler(void)，然后这个函数再调用HAL_UART_IRQHandler，在HAL_UART_IRQHandler中去读取寄存器判断究竟是那几个位被置为1，确定好是哪个中断之后（接收还是发送）再调用不同的回调函数。

回调函数就在这个UART_Receive_IT(huart)函数里。

在回调函数上边有两行很重要的代码

这两行代码的作用是关闭串口接收中断，也就是说，在一次串口中断接收过程的最后，即串口接收完一组数据之后会关闭串口接收中断。（比如看书时接电话的例子中，接电话的最后，设置为电话不再响。自己目前的理解，不一定对）（这个后面还会再讲，先记住）。

如何使用接收中断。

在cube中配置完了之后并没有使能串口中断（有一个串口初始化函数，但是在这个函数中并未使能串口中断）需要用户手动使能。使能代码如下：

什么意思呢？

HAL库的串口接收思路是这样的：函数把这个缓存区对应到串口的接收，上面函数的意思就是把kRxBuffer（这是一个数组）作为缓存区，指定大小为10。然后usart2接收数据的时候就放到kRxBuffer这个数组中，只有当接收到10个数据之后才调用一次callback函数（回调函数）**。

当然不要忘了该函数的使能串口接收中断功能。在"中断接收的流程"1节中说到了串口接收完数据后会关闭使能，所以，在回调函数中一定要再写一次HAL_UART_Receive_IT(&huart2, (uint8_t *)kRxBuffer, 10)，使能接收中断。

小小的总结下串口中断接收怎么用：

（1）指定一个缓存区（串口接收到的数据会全部堆到这个缓存区）

（2）使能串口接收中断，并把缓存区对应到串口

（3）在回调函数中实现接收到数据之后的操作（比如处理数据）并再次使能串口接收中断。

所以更具体一下串口接收的流程就是这样的：

（1）串口一个接一个的接收到数据填充到缓存区

（2）缓存区满（大小是用户定义的）程序几经辗转最后会调用到回调函数。

（3）执行用户在回调函数中实现的功能。

中断发送

该文章参考自“狗尾巴草word”前辈

中断发送的触发流程

一、由于在STM32中usart2的入口中断只有一个：

就是上图的中断向量表中红框标出来的。其他的所有中断其实都是从这里出发的，我们再和捋接收一样捋一遍发送。

首先是USART2_IRQHandler，找到这个函数原型（这一步和接收完全一样）：

二、再找HAL_UART_IRQHandler(&huart2);原型：

到这里还是和接收完全一样，注意是完全一样，源码也就是上面接收贴出来的一样。这次我们主要注意该函数最后几行（可以翻上去看源码）：

把中间代码收起来以后看最后红框，这就很明显了，这里触发了发送中断（软件触发）

三、接着去找这个UART_EndTransmit_IT(huart)的函数原型：

第一个红框里清除了发送中断使能（同接收一样，在用完之后就关掉，但是不同于接收，发送完成就不用再在回调函数中使能了，因为在中断发送的时候就会使能）

第二个红框调用回调函数。

如何使用发送中断

中断发送的意思，非常类似于中断接收，但其中有一些不同，看下面这个函数：

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

一个非常类似于中断接收使能的函数。接收中断使能函数的作用是绑定接收缓存区并使能接收中断，但是对于发送，该函数的作用是发送指定长度的指定数据并使能发送中断。

比如有一个unsigned char 数组a[10]，HAL_UART_Transmit_IT(&huart2, a, 10)，这一句的意思是用usart2（串口2）发送a数组中的10个数据，然后使能发送中断。

当发送完成之后（或者发送一半，发送一半也有个中断）就会执行回调函数。

总结一下发送中断：

使用HAL_UART_Transmit_IT函数发送指定长度的数据，并使能发送中断，发送到一半和发送结束会触发中断（相关的回调函数是HAL_UART_TxHalfCpltCallback()和HAL_UART_TxCpltCallback()）中断触发后发送中断使能会被清除，然后调用回调函数，回调函数执行完成之后结束本次发送。

HAL库串口测试程序

需求：需要接收到10个字符之后原样返回，发送完成后还要改变LED状态，所以要用中断，发送接收都要。

（1）定义一个字符变量，两个缓存数组（uint8_t其实就是unsigned char类型）

（2）在while(1)之前先使能接收中断并绑定接收缓存数组指定大小。

在while(1)中：先发送一个字符，再发送字符数组中的字符，最后延时一下要不然一会发送的太快不利于观察。

（3）写回调函数（两个）

（4）下载验证即可