STM32串口通信初探：使用HAL库实现基本功能

在本文中，我们将探索如何使用STM32的HAL库来实现串口通信的基本功能。串口通信是一种常见的外设通信方式，用于在微控制器和其他外部设备之间进行数据传输。在STM32系列微控制器中，HAL库提供了简单且灵活的方法来实现串口通信。我们将重点讨论如何配置UART外设，发送和接收数据，以及处理基本的错误处理。

为了开始串口通信，我们首先需要选择一个可用的串口引脚，并在STM32的引脚配置中进行设置。假设我们选择了USART1，并将其连接到液晶显示屏。下面是配置串口引脚的代码示例：

```c
// 引脚配置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

// 使能GPIO时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

// 配置引脚
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
```

在上述代码中，我们使能了GPIOA的时钟，并将引脚9和引脚10配置为复用功能，用作USART1的引脚。外设功能别名为AF7，代表USART1的功能。

接下来，我们需要配置USART1外设，以便可以进行数据传输。配置串口的代码示例如下：

```c
// 外设配置
USART_HandleTypeDef huart1 = {0};

// 使能USART时钟
__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

// 配置USART
huart1.Instance = USART1;
huart1.Init.BaudRate = 9600;
huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
{
    // 初始化错误处理
    Error_Handler();
}
```

在上述代码中，我们启用了USART1的时钟，并进行了一些配置。我们设置波特率为9600，字长为8位，停止位为1，无奇偶校验。我们配置USART为同时支持发送和接收，无硬件流控制，使用16倍过采样。

现在，我们已经成功配置了串口引脚和外设参数。我们可以使用HAL库提供的函数来发送和接收数据。下面是发送数据的代码示例：

```c
// 发送数据
uint8_t data_to_send[10] = "Hello!";
HAL_UART_Transmit(&huart1, data_to_send, 6, HAL_MAX_DELAY);
```

以上代码将发送一个包含"Hello!"的字符串。我们使用了HAL_UART_Transmit函数，该函数用于向USART1发送数据。我们传递了发送缓冲区的指针，数据长度以及最大延迟时间。

接下来，我们来看一下如何接收数据：

```c
// 接收数据
uint8_t data_received[10];
HAL_UART_Receive(&huart1, data_received, 5, HAL_MAX_DELAY);
```

以上代码将从USART1接收5个字节的数据，并将其存储在data_received数组中。

最后，我们需要处理可能发生的错误。例如，如果在发送或接收期间发生了错误，我们可以使用HAL_UART_ErrorCallback函数来处理它们。下面是一个基本的错误处理示例：

```c
// 错误回调函数
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if (huart->Instance == USART1)
    {
        // 处理USART1错误
        Error_Handler();
    }
}
```

在以上代码中，我们定义了一个错误回调函数，用于处理USART1的错误。可以根据具体需求进行适当的错误处理。

以上是使用HAL库在STM32上实现串口通信的基本功能的一个简单示例。通过适当的配置和使用HAL库提供的函数，我们可以轻松地实现串口通信并进行数据传输。

【代码】：
完整的代码示例如下：

```c
#include "stm32f4xx_hal.h"

// 错误处理函数
void Error_Handler(void)
{
    while (1)
    {
        // 错误处理
    }
}

// 错误回调函数
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if (huart->Instance == USART1)
    {
        // 处理USART1错误
        Error_Handler();
    }
}

int main(void)
{
    // 引脚配置
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    // 使能GPIO时钟
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    // 配置引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // 外设配置
    USART_HandleTypeDef huart1 = {0};

    // 使能USART时钟
    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

    // 配置USART
    huart1.Instance = USART1;
    huart1.Init.BaudRate = 9600;
    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
    {
        // 初始化错误处理
        Error_Handler();
    }

    // 发送数据
    uint8_t data_to_send[10] = "Hello!";
    HAL_UART_Transmit(&huart1, data_to_send, 6, HAL_MAX_DELAY);

    // 接收数据
    uint8_t data_received[10];
    HAL_UART_Receive(&huart1, data_received, 5, HAL_MAX_DELAY);

    while (1)
    {
        // 主循环
    }
}
```

以上是一个简单的例子，介绍了如何使用HAL库在STM32上实现串口通信的基本功能。你可以根据实际需求进行修改和扩展。

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