STM32串口接收中断——基于HAL库

写在前面　　

　　最近需要使用一款STM32L4系列的芯片进行开发，需要学习使用HAL库。在进行串口中断使用的时候遇到了一些小麻烦，写下解决方案供大家参考。

1.UART相关的头文件引用错误

 　　由于本人直接使用MDK进行开发，没有使用CubeMX，所以一些初始化需要手动进行。在引用UART相关的头文件时，记得将"stm32l4xx_hal_conf.h"文件中的相关宏定义取消注释，如下图：

2.如何接收字符串（多次进入中断）

　　接收字符串主要有两种方法，一种是对中断函数进行改造，另一种是对接收回调函数进行改造。
　　在阐述这两种方法之前，需要介绍函数“HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)”。该函数的作用是用户自定义一个缓冲区（即参数pData），接受一定数量（由参数Size决定）的字符存入缓冲区中。同时，参数Size还决定着进入回调函数的频率，即每接收Size个字符，就进入一次回调函数。需要注意的是，Size只决定进入回调函数的频率，而不能影响进入接收中断的频率，无论Size是多少，每接收完成一个字符都会进入一次接收中断。

方法1：改造回调函数

　　①首先在主函数中进入主循环前的位置调用一次 HAL_UART_Receive_IT函数，定义一个字符数组getBuffer[]作为缓冲区，参数Size设定为10。即每接收10个字符，就进入一次回调函数。

　　②注册中断函数 　　

 void USART1_IRQHandler(void)
 {
   HAL_UART_IRQHandler(&UartHandle); //该函数会清空中断标志，取消中断使能，并间接调用回调函数
 }

　　③在文件“stm32l4xx_hal_uart.h”中，我们可以看到串口接收回调函数的定义。使用“_weak”关键字定义的函数，其具有如下特性： 一般情况下和一般函数相同。但是当有一个同名函数但是不带__weak被定义时，所有对这个函数的调用都是指向后者(不带__weak那个)。也就是说，ST官方提供的这个回调函数需要我们自己进行改写。　　

   /**
    * @brief Rx Transfer completed callback.
    * @param huart UART handle.
    * @retval None
    */
  __weak void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
  {
    /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
    UNUSED(huart);
      
    /* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,
              the HAL_UART_RxCpltCallback can be implemented in the user file.
     */
  }

　　我们在主函数所在的文件中对回调函数进行改写：  

  uint8_t myBuffer[] = "I have gotten your message: "; //用户提示信息
  uint8_t Enter[] = "
"; //回车换行
  uint8_t getBuffer[100]; //用户自定义的缓冲区
  void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
  {
   while(HAL_UART_Transmit(UartHandle, (uint8_t*)myBuffer, COUNTOF(myBuffer), 5000)!= HAL_OK); //发送字符串，用户提示信息
   while(HAL_UART_Transmit(UartHandle, (uint8_t*)getBuffer, 10, 5000)!= HAL_OK); //发送用户自定义缓冲区中的数据
   while(HAL_UART_Transmit(UartHandle, (uint8_t*)Enter, COUNTOF(Enter), 5000)!= HAL_OK); //发送回车换行
  }

　　以上代码的作用是把用户发送给单片机数据再返回给用户。运行效果如下图：

 
　　我们可以看到，用户向单片机发送了10个字符，单片机向串口助手返回了这10个数据。但是以上程序只能实现一次，当我们再次向单片机发送数据时，单片机却不再返回数据。这是因为我们在中断函数中取消了中断使能，所以导致了进入一次中断后，中断被关闭，无法再次进入中断的现象。为了实现多次数据返回，我们要在中断处理函数中添加一行代码： 

 void USART1_IRQHandler(void)
 {
   HAL_UART_IRQHandler(&UartHandle); //该函数会清空中断标志，取消中断使能，并间接调用回调函数
   HAL_UART_Receive_IT(&UartHandle, (uint8_t *)&value,1);  //添加的一行代码
 }

　　这样就可以实现多次数据返回了，新的执行结果如下图：

　

　　可见，函数HAL_UART_Receive_IT还有中断使能的作用。这一功能的实现我们可以在HAL_UART_Receive_IT函数中找到。

 方法2：改造中断处理函数

　　①首先在主函数中进入主循环前的位置调用一次 HAL_UART_Receive_IT函数，定义一个字符value作为缓冲区，参数Size设定为1。即每接收1个字符，就进入一次回调函数。使得进入回调函数的频率与进入中断处理函数的频率相同。这样，我们就可以直接在中断函数中对接收的数据进行处理了。

　　②注册中断函数  　　

  uint8_t myBuffer[] = "I have gotten your message: ";
  uint8_t getBuffer[10];
  uint8_t Enter[] = "
";
  void USARTx_IRQHandler(void)
  {
   HAL_UART_IRQHandler(&UartHandle); //该函数会清空中断标志，取消中断使能，并间接调用回调函数
   
   getBuffer[countOfGetBuffer++] = value; 
   if(countOfGetBuffer == 10)
   {
    while(HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)myBuffer, COUNTOF(myBuffer), 5000)!= HAL_OK);
    while(HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)getBuffer, countOfGetBuffer, 5000)!= HAL_OK);
    while(HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)Enter, COUNTOF(Enter), 5000)!= HAL_OK);
    countOfGetBuffer = 0;
   }
   HAL_UART_Receive_IT(&UartHandle, (uint8_t *)&value,1);  //由于接收中断是每接收一个字符便进入一次，所以这一行代码必须添加，否则只能接收一个字符，而无法接收整个字符串
  }

　　以上代码的作用是接收每个来自用户的字符，并依次存入用户自定义的缓冲区中，数量达到10个后，将缓冲区中的所有数据返回给用户，同时清空计数，准备接下来10个字符的接收。运行效果如下图：

 

写在最后

　　看完本文，大家可能对回调函数和中断处理函数的关系产生了疑问。其实是这样的，单片机每完成接收一个字符，就会进入一次中断处理函数，而在中断处理函数中，我们又调用了函数“void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)”，该函数会间接调用回调函数，也就是说回调函数是由中断处理函数间接调用的。而函数“HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)”决定了中断处理函数调用回调函数的频率，若Size为1，则每进入一次中断处理函数都会调用一次回调函数；若Size为10，则每第十次进入中断处理函数时，才会调用回调函数。方法2使用了标准库中断处理数据的思想。