7-1 轮询模式数据收发

1. ⽬标

本⽰例将会演⽰ UART 阻塞模式数据发送、接收接⼝的使⽤。这类接⼝是最简单、直观的，⾮常适合第⼀个⼊⻔类⽰例。由于是接⼝是阻塞模式，就必须以轮询的⽅式进⾏使⽤。

🎯 本⽰例将实现以下串⼝数据收、发逻辑：

串⼝配置为：波特率= 115200bps ， 8 位数据，奇校验，停⽌位= 1 ，⽆流控。
使⽤串⼝阻塞模式接⼝接收串⼝上位机发送的测试数据。
使⽤串⼝阻塞模式接⼝将接收到的数据回传到串⼝上位机。
使⽤绿⾊ LED 指⽰灯闪烁状态表⽰串⼝正在进⾏数据传输。

2. 原理图分析

需要⼀个可以与电脑连接的串⼝。如下图所⽰是开发板的串⼝电路，该电路使⽤了⼀个 USB 转

USART 的芯⽚ CH340K 。这个转换电路就等效于 " USB 转 UART TTL " 模块，已经在电路

板上实现了转换功能，就不需要再使⽤额外的转换模块。

原因：你的电脑（尤其是笔记本）已经没有原⽣串⼝了，但开发板的主控芯⽚（如STM32）只认识

TTL串⼝电平信号，⼆者⽆法直接对话，所以需要⼀个"翻译官"

我们的板子上有usb转换成串口协议的CH340K模块

通过电脑 USB 与开发板的连接⽰意图如下图所⽰。虽然电脑使⽤的是 USB 接⼝，但对于软件应⽤来讲其实是串⼝，这是为了解决现在多数电脑都没有标配串⼝的问题。

3. 需求分析

需要⼀个绿⾊ LED 指⽰灯，⽤于指⽰串⼝数据交互状态
需要使⽤ USART 阻塞模式接收串⼝上位机发送的数据
需要使⽤ USART 阻塞模式发送数据到串⼝上位机⼯具

4. 学习⽬标

掌握串⼝基本参数的配置⽅法（ CubeMX 相关配置以及代码实现）
掌握串⼝阻塞模式发送接⼝的使⽤⽅法
掌握串⼝阻塞模式接收接⼝的使⽤⽅法
掌握串⼝上位机⼯具软件的使⽤⽅法

5. ⼯程配置

5.1 使⽤ CubeMX 创建⼯程

我们开发板的预留的仿真器调试接⼝是 SWD ( Serial Wire Debug ) ，在如下图中所标识区域选择 " Serial Wire " 。

🚧 注意! 这⼀步⾮常重要.

如果没有修改这⾥, 使⽤了默认的 No Debug, 第⼀次烧录程序可以成功, 但是后续烧录程序就

会烧录失败

🕶 DAP vs SWD DAP Link是⼀种调试器硬件，⽽SWD是⼀种调试通信协议；DAP Link通过SWD协议与⽬标芯⽚通信。

• DAP 全称是 Debug Access Port （调试访问端⼝），是⼀个物理仿真器

• SWD 全称是 Serial Wire Debug (串⾏线调试)

• 两者的关系类似

DAP=考试的时候坐在座位上的同学本⼈

SWD=⽤来传递纸条的通道+约定好的⼿势或者暗号

当在 CubeMX 中错误配置或禁⽌ debug 接⼝（如： JTAG / SWD ）时，烧录完程序后后导致⽆

法通过调试器连接⽬标 STM32 设备。就是说DAP LINK下载器需要在 SWD的协议下才能发挥作用

5.2 开启外部时钟源

在如下图所标识区域选择 " Crystal / Ceramic Resonator " 表⽰选择外部晶振做为 HSE

5.3 配置时钟树

我们开发板上是⼀个 8MHz 的 HSE 晶振，如下图标识区域所⽰，需要选通 8MHz 晶振作为时钟源，并将系统运⾏最⼤频率配置到 72MHz 。

5.4 配置USART1

在通信部分选择 USART1 ，选择异步通信模式， STM32CubeMX 默认就选择了对应的针脚（为什

么？直接回答）

使能了串⼝就会⾃动配置对应的管脚⻅附录《针脚复⽤清单》

在串口这里我们配置异步通信，这个也是串口模块常用的通信配置，GPIO配置使⽤默认的即可，现场确认参数模式

配置 USART1 相关参数

如上所⽰串⼝的基本参数配置项，各配置项的含义如下：

• 图中 ① 标识区域，配置为异步模式 ( Asynchronous ) 。 STM32 的 USART 还⽀持很多其他的

模式，最核⼼的 UART 通信模式就选择 Asynchronous 模式。

• 图中 ② 标识区域，不使⽤硬件流控制信号，只使⽤了 Rx / Tx 信号。

• 图中 ③ 标识区域，配置波特率为 115200 ，这个波特率是⼀个⾮常常⻅的值。

• 图中 ④ 标识区域，数据⻓度配置为 9Bits ，其中 8Bits 是数据 1Bits 是校验位。

• 图中 ⑤ 标识区域，配置为奇校验模式（ Odd ）。

• 图中 ⑥ 标识区域，配置停⽌位占 1 位 ( 时间⻓度 )。

• 图中 ⑦ 标识区域，配置为数据收发模式，STM32 的 USART 还⽀持配置成 "只接收" 或 "只发

送" 模式，通常直接配置为收发模式（ Receive and Transmit ）即可。

• 图中 ⑧ 标识区域，使⽤默认配置值即可。过采样（ OverSampling ）是 USART 接收器⽤来检

测和识别输⼊信号的技术。它决定了 USART 在⼀个位周期内对接收信号进⾏多少次采样来判断该

位的逻辑状态。

5.5 配置指⽰ LED 灯

就选择LED1吧，这个不解释

5.6 项⽬配置并⽣成

6. 代码编写

cpp 复制代码

代码块 
1 /* USER CODE BEGIN PV */uint8_t recv_byte = 0;
uint32_t cnt = 0;
/* USER CODE END PV */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
if (HAL_OK == HAL_UART_Receive(&huart1, &recv_byte, 1, HAL_MAX_DELAY))
{
// HAL_Delay(100); // bug测试
// 这⾥有坑，为了看到效果，不建议设置为HAL_MAX_DELAY，因为发送要等待TC==1，这样会
导致HAL_UART_Receive接收变慢，但是发送端是⼀直在发送的
// 这样可能会丢失数据，设置为0，直接交给硬件然后⽴即返回进⾏接收
HAL_UART_Transmit(&huart1, &recv_byte, 1, 0);
} c
nt++;
if (cnt >= 10) // 收到10个字节就翻转⼀下
{
cnt = 0;
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF, GPIO_PIN_8);
} /
* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}

这里是收发10次收发以后进行电平的反转，细节就是发送的时候不可以用HAL_MAX_DELAY因为这样会导致接收的时间不够，数据接受不完整。

6.1.2 HAL_UART_Receive 函数

HAL库函数 HAL_UART_Receive 的主要核⼼逻辑如下：

在接收数据个数还未达到期望值 ( Size ) 时，通过轮询等待接收缓冲⾮空标志 RXNE 置位(1)，⼀旦

置位(1)即从 DR 寄存器取数并按字⻓ / 校验掩码提取有效位（ 9 位⽆校验⽤ 0x01FF ， 9 位或

8 位有校验⽤ 0x00FF ， 8 位有校验⽤ 0x007F ），写⼊⽤⼾缓冲区、移动指针并递减计数直

⾄接收完成。

该函数的具体功能与⽤法

✨ 函数 HAL_UART_Receive 说明： 1

. 函数概述

以阻塞⽅式接收指定数量的数据元素（逐个元素等待、逐个元素读取）。

2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 2 . 函数原型

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef

*huart,

uint8_t *pData,

uint16_t Size,

uint32_t Timeout)

参数说明

◦ huart ： UART 句柄，需已完成初始化并处于就绪状态。

◦ pData ：接收缓冲区指针。 9 位⽆校验时按 uint16_t* 使⽤，否则按

uint8_t* 使⽤。

◦ Size ：要接收的数据元素个数（不是字节数）。 9 位⽆校验时是 u16 元素个

数，其它情形是 u8 元素个数。

◦ Timeout ：超时时间（毫秒）。与 HAL_GetTick() 配合判定；

HAL_MAX_DELAY 表⽰⽆限等待。

4 . 返回值

◦ HAL_OK ：接收成功（读满 Size 个元素）。

◦ HAL_TIMEOUT ：在等待 RXNE 标志期间超时。

◦ HAL_BUSY ：接收状态⾮就绪（已有接收过程正在进⾏）。

◦ HAL_ERROR ：⼊参⾮法（ pData == NULL 或 Size == 0 ）。

第一个参数是串口的句柄，pDate是输入的参数数组，Size是传入的字节长度，Timeout是经过的最长时间长度，我们读取完数据寄存器DR会自动清空，这个步骤是硬件帮我们完成的。

拆开讲（STM32 F1 的 USART）

**CPU 这边：写 TDR，走 APB 时钟**

STM32F1 的 USART 挂载在 APB2（USART1）/APB1（USART2/3）。

CPU 内核通过总线，**以 APB 时钟速度**，往 `USART_DR（HAL里叫TDR）` 写入 1 字节数据。

这个动作只是一次寄存器写入，是 CPU 总线操作，非常快。

**USART 移位发送：波特率时钟**

USART 内部有一个波特率发生器（由 APB 时钟 + BRR 分频得到），产生**移位时钟**。

移位寄存器按照这个波特时钟，一位一位把 bit 推到 TX 引脚，比如 9600 波特就是每约 104us 出 1bit。

两个时钟源来源：都源自 APB，但频率完全解耦：

APB 时钟（比如 72M）是给寄存器访问用；波特时钟是 APB 经过 BRR 分频后的低速时钟（9600、115200）。

为什么可以分开跑（发送缓存机制）

USART 发送有两级缓冲：

`TDR(DR) ←→ 移位寄存器`

CPU 写数据到 TDR，只要 TDR 不为空，`TXE`标志位就清零；
一旦**移位寄存器空了，硬件自动把 TDR 里面的数据搬运进移位寄存器，然后置 `TXE=1`，通知 CPU：可以写下一个字节了。

重点：

移位寄存器在慢悠悠按波特率往外发 bit 的时候，CPU 完全可以继续往 TDR 填下一包数据（只要 TXE 标志允许）。

也就是：

移位发 bit（波特时钟驱动）和 CPU 写 TDR（内核 / APB 总线）是并行的，不是等发完这一整帧 CPU 才能写第二个。

举个例子（115200，1 字节 10bit：起始 + 8 数据 + 停止）

发 1 字节大概需要 10/115200 ≈ 86.8us。

但是 CPU 写 TDR 寄存器，72M APB 下，只需要**几个 ns**就写完了。

只要 TXE 标志及时置 1，CPU 可以连续填充，不需要等待一帧发送完成。

和你之前代码的关联

轮询发送 `HAL_UART_Transmit`：里面循环等 `TXE`，等 TDR 空才继续填；
如果你理解这个两级缓冲，就能明白：为什么 USART 支持**连续发送、流水线**，中断发送就是利用 `TXE` 中断，在移位发送的同时 CPU 提前填充 TDR。

容易踩的误区

❌ 不是两套完全独立的晶振，**根时钟都是 APB**，但是经过分频之后，**工作节拍相互独立**，寄存器写入和 bit 移位可以同时进行，互不等待。

❌ 不是写 TDR 就直接送到 TX 引脚，中间隔了移位寄存器，这就是并行的根源。

cpu向TDR写入的时候和usart移位的时钟是不一样的，可以分别进行工作,就是向DR写入的速率是APB2决定的速度很快，向串口发送的移位寄存器里面写是是经过分频的速度慢

统一编制，和寄存器的顺序严格对应

6.1.3 HAL_UART_Transmit 函数

库函数 HAL_UART_Transmit 的主要核⼼逻辑如下：

根据配置选择按 uint16_t （ 9 位⽆校验，掩码 0x01FF ）或 uint8_t （其余情况，掩码

0xFF ）发送；每次发送循环先等待 TXE 标志置位，再将当前数据写⼊ DR 寄存器并递减计数；

全部写完后再等待 TC 标志表⽰发送完成。

该函数的具体功能与⽤法 ✨ 函数 HAL_UART_Transmit 说明： 1

. 函数概述

以阻塞⽅式发送指定数量的数据元素，逐元素等待、逐元素写寄存器。

函数原型

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef

*huart,

const uint8_t *pData,

uint16_t Size,

uint32_t Timeout)

3 . 参数说明

◦ huart ： UART 句柄，需已初始化且处于就绪状态。

◦ pData ：待发送数据缓冲区指针。 9 位⽆校验时按 const uint16_t* 解析，

否则按 const uint8_t* 。

◦ Size ：要发送的数据元素个数（⾮字节数）。 9 位⽆校验时是 u16 元素数，其

余是 u8 元素数。

◦ Timeout ：超时时间（毫秒）。与 HAL_GetTick() 配合判定；

HAL_MAX_DELAY 表⽰⽆限等待。

4 . 返回值

◦ HAL_OK ：成功发送完 Size 个元素并等待 TC 完成。

◦ HAL_TIMEOUT ：等待 TXE 或 TC 期间超时。

◦ HAL_BUSY ：发送状态⾮就绪（已有发送正在进⾏）。

◦ HAL_ERROR ：⼊参⾮法（ pData == NULL 或 Size == 0 ）。

细节：

• 这两个函数就是阻塞式串⼝收发数据的函数

cpp 复制代码

typedef struct
{
  uint32_t BaudRate;                  // 波特率
  uint32_t WordLength;                // 数据位长度
  uint32_t StopBits;                  // 停止位
  uint32_t Parity;                    // 校验位
  uint32_t Mode;                      // 收发模式
  uint32_t HwFlowCtl;                 // 硬件流控
  uint32_t OverSampling;              // 过采样
} UART_InitTypeDef;

cpp 复制代码

typedef struct
{
  __IO uint32_t SR;         /*!< USART 状态寄存器，地址偏移：0x00 */
  __IO uint32_t DR;         /*!< USART 数据寄存器，地址偏移：0x04 */
  __IO uint32_t BRR;        /*!< USART 波特率寄存器，地址偏移：0x08 */
  __IO uint32_t CR1;        /*!< USART 控制寄存器1，地址偏移：0x0C */
  __IO uint32_t CR2;        /*!< USART 控制寄存器2，地址偏移：0x10 */
  __IO uint32_t CR3;        /*!< USART 控制寄存器3，地址偏移：0x14 */
  __IO uint32_t GTPR;       /*!< USART 保护时间与预分频寄存器，地址偏移：0x18 */
} USART_TypeDef;

这个就是我们的句柄定义成的结构体，在这个其中我们关注第一个和第二个结构体，第一个结构体里面定义着串口的各种寄存器，第二个结构体里面是我们要配置的各种参数✅8 位无校验 / 9 位模式：&0xFF，读取全部低 8 位 • ✅8 位带奇偶校验：&0x7F，剔除最高位的校验位，只拿 7 位有效数据

`HAL_UART_Receive(&huart1, &recv_byte, 1, HAL_MAX_DELAY)` 阻塞读一个字节，本质就是**循环等待 SR 寄存器的 RXNE 标志位（第 5 位）变成 1**；RXNE=1 代表硬件收到数据放到 DR 寄存器了，这时才去读 DR 拿数据。

一层一层往下拆解

1. 调用 `UART_WaitOnFlagUntilTimeout(huart, UART_FLAG_RXNE, RESET, tickstart, Timeout)`

参数含义：

`huart`：串口句柄
`UART_FLAG_RXNE`：要等待的标志，就是 SR 寄存器里的 RXNE 位
`RESET`：我们要等到【这个标志不等于 RESET，也就是变成 SET (1)】

> 函数逻辑：只要标志 == RESET（0），就一直循环等，超时就退出返回失败。

2. 里面的 while 循环

while ((__HAL_UART_GET_FLAG(huart, Flag) ? SET : RESET) == Status)翻译成大白话：

只要 `__HAL_UART_GET_FLAG` 判断出来 RXNE 是 0（没收到数据），就一直卡在 while 循环里。

3. 宏 `__HAL_UART_GET_FLAG`

#define __HAL_UART_GET_FLAG(HANDLE, FLAG) (((HANDLE)->Instance->SR & (FLAG)) == (FLAG))

拆解：1. `HANDLE->Instance->SR`：访问串口状态寄存器 SR（就是前面 USART_TypeDef 里第一个寄存器）

`& FLAG`：和 RXNE 对应的掩码做按位与
判断结果是不是等于掩码：

等于 → RXNE 位是 1，返回 true（SET）
不等于 → RXNE 位是 0，返回 false（RESET）

4. RXNE 是什么（图里的方框）

RXNE 是 SR 寄存器的第 5 位：

**RXNE = 1**：移位寄存器已经把收到的数据搬到 DR 数据寄存器里了，现在 DR 里有有效数据，可以读了
**RXNE = 0**：还没有收到新数据，DR 是空的

> 重点特性：**一旦你读取 DR 寄存器，硬件会自动把 RXNE 清零**，准备接收下一个字节。

5. 宏定义关系

#define UART_FLAG_RXNE ((uint32_t)USART_SR_RXNE)

#define USART_SR_RXNE_Pos (5U)

#define USART_SR_RXNE_Msk (0x1UL << USART_SR_RXNE_Pos)

#define USART_SR_RXNE USART_SR_RXNE_Msk

就是把 1 左移 5 位，也就是二进制 `100000`（0x20），对应 SR 的 bit5。

6. 超时机制

`UART_WaitOnFlagUntilTimeout` 不是死等：

拿进入函数时的系统滴答时间 `tickstart`
while 每一轮都会对比当前时间，如果超过设定的 Timeout 时间，直接跳出循环，返回非 HAL_OK，上层就知道接收超时失败。

你这里写 `HAL_MAX_DELAY`，就是无限等，永远不会超时。

完整流程串起来（接收 1 字节）

调用 `HAL_UART_Receive`
进入等待函数，不停读 `huart->Instance->SR`，检查 bit5（RXNE）
外部发数据过来，串口硬件收到，硬件自动把 RXNE 置 1
`__HAL_UART_GET_FLAG` 检测到 RXNE=1，跳出 while 循环
HAL 底层代码去读取 `huart->Instance->DR`，把数据拿出来存到 `recv_byte`
✅ 读 DR 这个动作，硬件自动清除 RXNE 标志，准备收下一个字节

和你上一段代码的关联

跳出等待之后，马上就会执行你上一张图那段判断：

判断是 9 位 / 8 位无校验 / 8 位带校验，然后用 `0xFF` 或者 `0x7F` 掩码，从 DR 里把有效数据摘出来，丢掉校验位。

补充两个容易踩坑的知识点

RXNE 清零方式：读 DR 自动清零，这是硬件行为，不用你手动写寄存器清
阻塞接收的缺点：卡在 while 循环的时候，CPU 啥别的事情都干不了，这就是阻塞

结论：如果SR寄存器里面是RESET结果是1就是等效SET!=RESET(state)就退出while循环，如果是SET就一直循环，UART_WaitOnFlagUntilTimeout 有这个函数就也不是死等

和上面的逻辑是一样的一直检测sr的第七位是否是1

最后还需要等待tc标志位是1才是全部发完

加延时就会出现数据丢失的情况

cpp 复制代码

int fgetc(FILE *f)
{
  uint8_t ch = 0;
  while (1)
  {
    if(HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, HAL_MAX_DELAY) != HAL_OK)
    {
      return EOF;
    }
    // 忽略 \r，只保留 \n
    if (ch != '\r')
    {
      return (int)ch;
    }
  }
}

`while(1)` 死循环

目的：**过滤掉回车符 `\r`**

很多串口工具（Windows）换行是 `\r\n` 两个连续字节：回车 + 换行

`\r` = CR 回车，ASCII 0x0D
`\n` = LF 换行，ASCII 0x0A

这段代码逻辑：**收到 `\r` 就丢掉，继续循环等下一个字符；其他字符直接返回**

效果：Windows 发的 `\r\n`，经过这个函数之后，`\r` 被吞掉，上层程序只会收到 `\n`，统一换行符，避免识别两行换行。

7. 串⼝上位机⼯具使⽤介绍

7.1.1 软件安装

下载链接：https://sourceforge.net/projects/comtool/ 该软件是免安装的，将软件包解压缩开即可。如下图所⽰，解压缩后： comtool_windows_vxx / comtool / comtool.exe 就是可执⾏⽂件，双击即可打开软件。

7.1.2 第⼀次启动配置

1. 将语⾔修改为中⽂，如下图所⽰选择 "中⽂简体" 。 2. 将不使⽤的⻚⾯关掉

如下图所⽰，可以将 "协议"、"终端"、"图标" ⻚⾯关闭掉，只留下 "收发" ⻚⾯。 7.1.3 ⼯作界⾯介绍

如上图中 ① 标识区域，是串⼝参数的配置区域，学习过串⼝基础知识后这些参数⼀⽬了然。
如上图中 ② 标识区域，是串⼝接收设置区域，例如：数据格式（⼆进制、字符串），⾃动换⾏，显⽰时间戳。
如上图中 ③ 标识区域，是串⼝发送设置区域，数据格式（⼆进制、字符串），转义字符⾃动解析，循环发送等。
如上图中 ④ 标识区域，是历史发送数据缓存区域。 5. 如上图中 ⑤ ⑦ 标识区域，是数据发送区域，包括数据区和发送按钮。
如上图中 ⑥ ⑧ 标识区域，是数据接收区域，包括接收到的数据显⽰区域和显⽰区域清除按钮。

8. 下载验证

8.1 ⽰例验证

1. 把编译好的程序下载到开发板并复位。

上位机按照下图所⽰配置（串⼝号请根据电脑识别结果选择）。3. 输⼊任何测试字符串，点击 " 发送 " 按钮，开始发送测试数据，可以看到如下图接收显⽰区域所⽰的每次发送都有⼀条相同的数据回传。9. 源码分析

9.1 Usart1物理地址

cpp 复制代码

#define USART1 ((USART_TypeDef *)USART1_BASE)#define USART1_BASE (APB2PERIPH_BASE + 0x00003800UL)
#define APB2PERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x00010000UL)
#define PERIPH_BASE 0x40000000UL /*!< Peripheral base address in the
alias region */
typedef struct
{
__IO uint32_t SR; /*!< USART Status register,
Address offset: 0x00 */
__IO uint32_t DR; /*!< USART Data register,
Address offset: 0x04 */
__IO uint32_t BRR; /*!< USART Baud rate register,
Address offset: 0x08 */
__IO uint32_t CR1; /*!< USART Control register 1,
Address offset: 0x0C */
__IO uint32_t CR2; /*!< USART Control register 2,
Address offset: 0x10 */
__IO uint32_t CR3; /*!< USART Control register 3,
Address offset: 0x14 */
__IO uint32_t GTPR; /*!< USART Guard time and prescaler register,
Address offset: 0x18 */
} USART_TypeDef;

串口是片上外设和我们之前讲的统一地址偏置原则是相符合的

9.2 初始化

9.2.1 结构体初始化

cpp 复制代码

代码块 
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
/* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */
/* USER CODE END USART1_Init 0 */
/* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */
/* USER CODE END USART1_Init 1 */
huart1.Instance = USART1; /* UART 寄存器基
地址 = USART1 */
huart1.Init.BaudRate = 115200; /* 波特率 115200
*/
huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_9B; /* 字⻓ 9 位（含校
验），有效数据 8 位 */
huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; /* 停⽌位 1 位 */
huart1.Init.Parity = UART_PARITY_ODD; /* 奇校验 */
huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; /* 收发使能 */
huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; /* ⽆硬件流控 */
huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; /* 16 倍过采样 */
f (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK) /* 调⽤ HAL 初始
化，失败则进⼊错误处理 */
{
Error_Handler();
} /
* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */
/* USER CODE END USART1_Init 2 */
}

cpp 复制代码

代码块 
/**
* @brief UART 句柄结构体定义
* HAL 库使⽤该结构体管理 UART 外设的所有通信状态和参数
*/
typedef struct __UART_HandleTypeDef
{
USART_TypeDef *Instance; /*!< UART 寄存器基地址指针，指
向 USART1/USART2/... 外设寄存器 */
UART_InitTypeDef Init; /*!< UART 通信参数配置：波特率、
数据位、校验位、停⽌位等 */
const uint8_t *pTxBuffPtr; /*!< 指向 UART 发送缓冲区的指针
（要发送的数据源） */
uint16_t TxXferSize; /*!< UART 本次发送的总字节数 */
__IO uint16_t TxXferCount; /*!< UART 当前剩余待发送字节数
（递减计数器） */
uint8_t *pRxBuffPtr; /*!< 指向 UART 接收缓冲区的指针
（存放接收到的数据） */
uint16_t RxXferSize; /*!< UART 本次接收的总字节数 */
__IO uint16_t RxXferCount; /*!< UART 当前剩余待接收字节数
（递减计数器） */
__IO HAL_UART_RxTypeTypeDef ReceptionType; /*!< 当前正在进⾏的接收类型（单次
接收/连续接收） */
__IO HAL_UART_RxEventTypeTypeDef RxEventType; /*!< 接收事件类型（⽤于 DMA 传输
完成事件等） */
DMA_HandleTypeDef *hdmatx; /*!< UART 发送 DMA 句柄指针，使
⽤ DMA 发送时有效 */
DMA_HandleTypeDef *hdmarx; /*!< UART 接收 DMA 句柄指针，使
⽤ DMA 接收时有效 */
HAL_LockTypeDef Lock; /*!< 资源锁定对象，防⽌ HAL 函数
被重⼊（中断嵌套冲突） */
__IO HAL_UART_StateTypeDef gState; /*!< UART 全局状态（包括发送状
态）：
例如：
HAL_UART_STATE_READY / BUSY / TIMEOUT 等 */
__IO HAL_UART_StateTypeDef RxState; /*!< UART 接收状态：
例如：
HAL_UART_STATE_READY / BUSY_RX / TIMEOUT 等 */
__IO uint32_t ErrorCode; /*!< UART 错误码，记录发⽣过的错
误类型（如溢出、帧错误、噪声等） */
#if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1)
/* 以下为回调函数指针，当启⽤回调注册功能时可⽤ */
void (* TxHalfCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); /*!<
UART 发送半完成回调（DMA 半传输中断） */
void (* TxCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); /*!<
UART 发送完成回调 */
void (* RxHalfCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); /*!<
UART 接收半完成回调（DMA 半传输中断） */
void (* RxCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); /*!<
UART 接收完成回调 */
void (* ErrorCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); /*!<
UART 错误回调 */
void (* AbortCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); /*!<
UART 中⽌操作完成回调 */
void (* AbortTransmitCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); /*!<
UART 中⽌发送完成回调 */
void (* AbortReceiveCpltCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); /*!<
UART 中⽌接收完成回调 */
void (* WakeupCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); /*!<
UART 唤醒回调（低功耗模式唤醒） */
void (* RxEventCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Pos);
/*!< UART 接收事件回调（⽤于中断接收时每收到⼀个字节触发） */
void (* MspInitCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); /*!<
UART 硬件初始化回调（MSP 层） */
void (* MspDeInitCallback)(struct __UART_HandleTypeDef *huart); /*!<
UART 硬件反初始化回调（MSP 层） */
#endif /* USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS */
} UART_HandleTypeDef

我们现在就重点关心结构体里面的不看DMA等相关的

cpp 复制代码

代码块 
/**
* @brief UART 初始化结构体，⽤于配置 UART 通信参数
*/
typedef struct
{
uint32_t BaudRate; /*!< 波特率，计算公式：IntegerDivider = PCLK / (16 *
BaudRate) */
uint32_t WordLength; /*!< 数据位数，可选 @ref UART_Word_Length */
uint32_t StopBits; /*!< 停⽌位数量，可选 @ref UART_Stop_Bits */
uint32_t Parity; /*!< 校验模式（⽆/奇/偶），可选 @ref UART_Parity
@note 使能校验时，校验位插⼊ MSB 位置 */
uint32_t Mode; /*!< 收发模式使能，可选 @ref UART_Mode */
uint32_t HwFlowCtl; /*!< 硬件流控使能，可选 @ref
UART_Hardware_Flow_Control */
uint32_t OverSampling; /*!< 过采样倍数（8 或 16），可选 @ref
UART_Over_Sampling */
} UART_InitTypeDef;

这个是句柄中第二个结构体定义

9.2.2 标志位选项设置

调1到2个标志位选项设置寄存器的过程即可，现场随便找

HAL_UART_Init

UART_SetConfig(huart); // 在这⾥

9.2.3 USART1时钟使能

我必须看到USAER1被使能，开始⼯作，并且，必须保证配套的GPIOx也必须被使能

cpp 复制代码

代码块 
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* huart)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
if(huart->Instance==USART1)
{
/* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */
/* USER CODE END USART1_MspInit 0 */
/* Peripheral clock enable */
__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); // 使能串⼝时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能串⼝匹配的时钟
/**USART1 GPIO Configuration
PA9 ------> USART1_TX
PA10 ------> USART1_RX
*/
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
/* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */
/* USER CODE END USART1_MspInit 1 */
}
}

它复用的GPIO不会在MX_GPIO里面初始化，会在串口初始化里面进行，这样也是减少耦合性

9.3 阻塞接收

核⼼代码就两⾏，搞定就能懂⾮常简单

cpp 复制代码

代码块 
if (UART_WaitOnFlagUntilTimeout(huart, UART_FLAG_RXNE, RESET, tickstart,
Timeout) != HAL_OK)
. 字⻓ = 9B（含校验）：帧结构为 8位数据 + 1位校验，有效数据在 DR[7:0] * 2. 字⻓ =
8B 且⽆校验：帧结构为 8位数据，有效数据在 DR[7:0]
if ((huart->Init.WordLength == UART_WORDLENGTH_9B) || ((huart->Init.WordLength
== UART_WORDLENGTH_8B) && (huart->Init.Parity == UART_PARITY_NONE)))

10. 轮询模式使⽤⽅法总结

11.未来期许：

在下期我们将讲述串口的重定向工作，也就是第一个通讯模块串口的完结篇，我们在本章节主要讲述了串口初始化的底层代码，收发函数的参数配置，我们在后续的通讯模块会时刻拿出串口来进行对比。

STM32串口轮询收发实战教程

7-1 轮询模式数据收发

1. ⽬标

2. 原理图分析

3. 需求分析

4. 学习⽬标

5. ⼯程配置

5.1 使⽤ CubeMX 创建⼯程

5.2 开启外部时钟源

5.3 配置时钟树

5.4 配置USART1

5.5 配置指⽰ LED 灯

5.6 项⽬配置并⽣成

6. 代码编写

6.1.2 HAL_UART_Receive 函数

拆开讲（STM32 F1 的 USART）

举个例子（115200，1 字节 10bit：起始 + 8 数据 + 停止）

和你之前代码的关联

容易踩的误区

6.1.3 HAL_UART_Transmit 函数

一层一层往下拆解

1. 调用 `UART_WaitOnFlagUntilTimeout(huart, UART_FLAG_RXNE, RESET, tickstart, Timeout)`

2. 里面的 while 循环

3. 宏 `__HAL_UART_GET_FLAG`

4. RXNE 是什么（图里的方框）

5. 宏定义关系

6. 超时机制

完整流程串起来（接收 1 字节）

和你上一段代码的关联

补充两个容易踩坑的知识点

7. 串⼝上位机⼯具使⽤介绍

7.1.1 软件安装

7.1.2 第⼀次启动配置

1. 将语⾔修改为中⽂，如 下图 所⽰选择 "中⽂ 简体" 。 2. 将不使⽤的⻚⾯关掉

8. 下载验证

8.1 ⽰例验证

1. 把编译好的程序下载到开发板并复位。

9.1 Usart1物理地址

9.2 初始化

9.2.1 结构体初始化

9.2.2 标志位选项设置

9.2.3 USART1时钟使能

9.3 阻塞接收

10. 轮询模式使⽤⽅法总结

11.未来期许：

1. 将语⾔修改为中⽂，如下图所⽰选择 "中⽂简体" 。 2. 将不使⽤的⻚⾯关掉