STM32-UART抽象层封装

一. 封装UART前的准备工作

1. 数据接收与保存方式

收到的数据需要保存，可以使用 buffer 或队列（操作系统支持）。
提供统一接口给上层（如APP），避免直接依赖HAL库。
如果更换芯片厂商或没有HAL库，直接使用HAL代码会带来维护困难。
推荐自行封装，例如 libmodbus、AT指令等，应用程序可直接使用这些封装。
串口连接WiFi模块时，AT指令层还可进一步封装，实现网络数据收发。

2. 软件层次结构的引入

多层软件架构可减少因芯片变化导致的程序修改。
保证程序的稳定性和可移植性，无需大幅调整代码。

3. 硬件连接示例

假设STM32与WiFi模块通过串口连接。

4. 函数封装示例

实现 AT_send() 函数时，通常会调用 HAL 库的串口发送函数，如：
HAL_UART_Transmit(&huart1, data, len);
直接写芯片相关代码会导致移植困难，建议对 HAL 库进行封装，提升代码复用性。

5. 封装函数参数设计

自定义 UART 函数时应明确第一个参数表示串口，避免代码写死，增强通用性。

6. 封装的必要性

过度依赖底层库函数会导致更换芯片时需要大幅修改代码。
建议编写兼容多芯片的封装函数，提升代码适应性。

7. 第三方库兼容

无论使用哪家厂商的库，均可通过封装实现第三方库的兼容调用。

8. 抽象硬件操作

通常会将硬件操作抽象为结构体，便于管理和扩展。

9. 芯片自定义UART结构体

可根据不同芯片实现各自的 UART_Derive 结构体，提升可移植性。

二. HAL库串口发送流程解析

1. STM32cubemx配置步骤

打开 STM32cubemx，选择 STM32F103C8T6 并进行配置。

2. 启用外部调试

3. 开启UART1

串口配置完成后即可显示相关信息。

4. 开启中断

默认参数：115200波特率，8数据位，无校验位，1停止位。

5. 代码生成

使用中断发送时，函数只使能中断，不判断发送完成状态。

6. 选择LIB库

串口可正常发送数据，配置简单，代码仅需两行即可实现：

cs 复制代码

/* 使用中断方式发送数据 第一个参数是要用哪个串口 第二个是要发送的数据 第三个是数据长度 */ 
HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, "100aks\r\n", 8); 
HAL_Delay(500); /* 等待发送完成 */

7. 数据接收与处理

测试能否收到数据，使用中断触发接收，但不代表已接收完成。

为便于观察，建议使用轮询方式。

读取成功返回 OK，否则持续读取，成功后将数据发送出去，1ms即可：

cs 复制代码

/* 使用中断方式发送数据 第一个参数是要用哪个串口 第二个是要发送的数据 第三个是数据长度 */ 
HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, "100aks\r\n", 8); 
HAL_Delay(500); /* 等待发送完成 */ 
/* 第一个是用哪个串口接收 第二个是接收后存在哪里 第三个是数据长度 第三个参数是超时时间 */
 while(HAL_UART_Receive(&huart1, &c, 1, 100) != HAL_OK); c++;
/* 累加后发送 */ 
/* 读取成功后发送出去 */ 
HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, &c, 1);
 HAL_Delay(1); /* 等待发送完成 */

累加后进行发送，增加程序趣味性。

输入1得到2，发送a得到b，直接使用库函数操作简单。

8. 应用程序需求与问题

要求：打印100ask，收到字符后累加并输出。
存在问题：

更换芯片需修改相关函数。
更换串口也需修改相关函数。

需改动地方较多，建议进行程序封装。

三. 添加FreeRTOS功能

cs 复制代码

/* 使用中断方式发送数据 第一个参数是要用哪个串口 第二个是要发送的数据 第三个是数据长度 */ HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, "100aks\r\n", 8);
 HAL_Delay(100);
 /* 等待发送完成 */ 
/* 第一个是用哪个串口接收 第二个是接收后存在哪里 第三个是数据长度 第三个参数是超时时间 */ while(HAL_OK != HAL_UART_Receive(&huart1, &c, 1, 100)); 
c++;/* 累加后发送 */ 
/* 读取成功后发送出去 */ 
HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, &c, 1); HAL_Delay(1); /* 等待发送完成 */