【STM32+cubemx】0004 HAL库开发：uart串口的轮询和中断使用

本节我们来学习异步串口uart的应用，使用轮询和中断两种方式，来实现计算机向单片机发送数据，单片机处理之后再将数据返回。

1）cubemx生成代码

首先还是在cubemx中生成代码，选择器件、设置SYS（调试接口）、设置RCC（外部晶振时钟源）这几个步骤和前一节一样（也可以复制前面闪灯的工程，在上面修改）。

然后设置串口引脚，这里我们选择uart1，异步串口，选完后，已经使用的串口引脚PA9和PA10会变成绿色；然后选择开启串口全局中断：

之后，和上一节一样，在时钟选项卡设置主时钟为72M；在project Manager选项卡设置工程名和路径，生成工程代码。

2）uart的轮询模式

在keil中打开生成的工程，可以看到软件生成的代码中，main函数中已经有uart硬件初始化的代码。

如果我们使用串口的轮询模式，那么已经可以直接使用hal函数了：

HAL_UART_Transmit()和HAL_UART_Receive()。

如下图，是实现等待计算机发送16个字节数据，收到后，每个数据加1后再返回给计算机：

轮询模式使用时，函数的最后一个参数是超时数值，图中设置的是0xffff，也就是说函数的执行超时是65535ms。

在接收函数中，如果65535ms还未接收完16个字节的数据，则会向后执行，如果接收完则立即向后执行。发送数据的函数也一样。

轮询模式使用起来最简单，但是会占用大量的cpu时间，在等待接收和等待发送完毕时，cpu不能去做别的运算，只能在这里空等，运行的效率很低。

3）uart的中断模式

中断模式可以提高cpu的使用效率，在等待数据接收和发送时，cpu可以取做别的运算，只需在发送/接收完的一点时间进入中断做一些处理。

由于我们在cubemx中配置串口时，已经设置了串口的全局中断，所以这里可以很方便地使用下面这两个函数：

HAL_UART_Transmit_IT();发送函数好理解一些，就是将要发送的数据和长度填入，然后程序可以执行后面的任务，系统会自动使用中断模式将数据发完（之后只在每发完一个字节时进一次中断，占用很少的时间）。

HAL_UART_Receive_IT();接收函数，将要接收的数据和长度填入，然后程序可以执行后面的任务，系统会自动使用中断模式接收数据，当接收完指定长度的数据后，会产生一个中断；在实际使用时，要在中断回调函数中设置一个标志位，循环去检测标志位，才能知道它什么时候已收完。

我们以一个例子来看一下它们的使用方法：

先定义变量：

再重写接收函数的回调函数，在回调函数中设置标志位：

主循环中，先设置中断接收16个字节数据，然后等待，当接收满16个字节后，回调函数置标志位，主循环中检测到后，可以作进一步处理：

4）HAL库中断发送和接收的缺点

先讲讲HAL_UART_Transmit_IT()发送的这个函数。要注意这个函数使用时，如果前一次要发送的数据还未发完，又进行了一次新的发送，那么它会继续发送前一次的数据，本次发的数据不会执行。如果需要确保两次都发送出去，可以这样使用：

while(HAL_BUSY == HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, str, 12));    

while(HAL_BUSY == HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, str2, 4));

这里，如果前一次未发完，会一直等待到发完，再发送本次的数据，和轮询时的等待差不多。

HAL_UART_Receive_IT()接收的这个函数，最大的不方便就是你得事先设定接收多少数据，这个是比较违反直觉的，因为你并不会知道外部什么时候发数据过来，也不知道外部一次会发多少数据。这会使得处理接收数据产生一定的困难。

当然，你可以设置每次接收一个字节数据就产生一次中断，再对收到的数做处理，这是可以的，但是，这样的做的效率很低，尤其HAL库每进一次中断要判断很多情况，会占用大量的cpu时间；以前测试过用921600波特率，中断占用的cpu时间大约有1/3之多！另外，这个方法在同时有收和发时，可能会进入溢出错误的死锁；可能是由于同时出现了溢出中断和收数中断时，处理不完全的问题；有网友遇到过，没有深究。

一般来讲，串口使用fifo环形缓冲队列是很好的解决方案，下一节将详细讲讲，如何改写HAL库的中断函数，实现高效的串口收发。

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