HAL库教程6：串口数据接收

STM32的串口接收机制

  与阻塞式发送函数HAL_UART_Transmit配套，有个阻塞式的接收函数，HAL_UART_Receive，但此函数不常用，串口接收通常使用中断函数HAL_UART_Receive_IT。HAL库的串口中断比较复杂，主要流程如下：

  USART1_IRQHandler：由硬件调用，不是HAL库函数，寄存器编程或固件库编程也需要调用此函数；

  HAL_UART_IRQHandler：通过中断类型（发送中断还是接收中断）来判断调用哪个函数；

  UART_Receive_IT：此函数可以指定，每收到若干个数据，调用一次回调函数；这是因为，每收到一个字节，都会把此函数的接收计数器-1，如果接收计数器为零，调用串口接收回调函数HAL_UART_RxCpltCallback（实际上HAL库一共提供了5个回调函数，只有这个函数在接收完成时调用）。

  HAL_UART_RxCpltCallback：弱函数，用户可以在此函数中编写业务逻辑。清除中断标记，是中断处理函数一定要做的事情，但是对于用户函数，把这个操作给隐藏了

使能串口接收中断

  由于串口不方便传参数，所以我通常会定义一些用于串口通信的全局变量。也可以模仿库函数，把这些变量打包成一个结构体。

//UART.c
unsigned char UART1_Rx_Buf[MAX_REC_LENGTH] = {0}; //USART1存储接收数据
unsigned char UART1_Rx_flg = 0;                   //USART1接收完成标志
unsigned int  UART1_Rx_cnt = 0;                   //USART1接受数据计数器
unsigned char UART1_temp[REC_LENGTH] = {0};       //USART1接收数据缓存

  由于这些变量也要在main.c文件中使用，跨文件使用，可以在头文件中做外部声明：

#ifndef __UART_H
#define __UART_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
  
#define REC_LENGTH  1
#define MAX_REC_LENGTH  1024 
  
extern unsigned char UART1_Rx_Buf[MAX_REC_LENGTH];
extern unsigned char UART1_Rx_flg ;
extern unsigned int  UART1_Rx_cnt ;
extern unsigned char UART1_temp[REC_LENGTH];
    
#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif

  要使用中断来接收串口数据，则必须开启中断。并且，每次处理完串口接收中断以后，会自动关闭中断，如果想循环接收数据，则必须在处理完中断以后，再次开启中断。
  我们希望完成初始化以后就开始接收串口数据，所以要修改串口初始化函数。

//main.c
static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */
  HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)UART1_temp,REC_LENGTH);
  /* USER CODE END USART1_Init 2 */
}

串口接收中断函数处理

  程序的逻辑：

  如果接收到了指定数量的串口数据（在本例中，指定的数量是1字节），则会执行回调函数HAL_UART_RxCpltCallback。此函数是个弱函数，用户可以根据业务逻辑来“重载”。我们要在此函数中，把串口收到的数据打包，并判断结束符判断数据结束。我们规定，只发送ASCII码，并以0x0a作为结束符。

//UART.c
/**
  * @brief 串口中断回调函数
  * @param 调用回调函数的串口
  * @note  串口每次收到数据以后都会关闭中断，如需重复使用，必须再次开启
  * @retval None
  */  
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  if(huart->Instance==USART1)
  {
    UART1_Rx_Buf[UART1_Rx_cnt] = UART1_temp[0];
    UART1_Rx_cnt++;
    if(0x0a == UART1_temp[0])
    {
      UART1_Rx_flg = 1;
    }
    HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t *)UART1_temp,REC_LENGTH);
  }
}

  主函数中，实现“串口应声虫”的功能，收到什么就发送什么。如果串口数据接收完成，则发送出去然后把数组，计数器，标志都恢复初始状态。

//main() while(1)
    if(UART1_Rx_flg)
    {
      HAL_UART_Transmit(&huart1,UART1_Rx_Buf,UART1_Rx_cnt,0x10);    //发送接收到的数据
      for(int i = 0;i<UART1_Rx_cnt;i++)
        UART1_Rx_Buf[i] = 0;
      UART1_Rx_cnt = 0;
      UART1_Rx_flg = 0;
    }

  现象：向串口发送ASCII码，单片机收到什么数据，就返回什么数据。注意，发送给串口的数据结尾要有回车键。

数据阶段的方法与ASCII码

  一组数据怎么判断是否结束？

  2种方法：

  1特定时间，特定的时间内没有收到新的数据，认为这一组数据就结束了。这种方法在定时器的章节来实现。

  2特定字符，通信双方约定，用特定的字符作为结束，比如把0xff作为结束符。收到0xff就把数据截断。就像我们演讲，最后说一句谢谢大家，下边的人就知道了你讲完了，该鼓掌了。谢谢就是结束符。

  但是这种做法有一个弊端，就是正常通信的数据不允许在使用0xff。

  对于ASCII码，正常情况下是不会发送0x0d与0x0a（回车与换行）的，所以可以用作结束符。

  ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，主要用于显示现代英语和其他西欧语言。它是现今最通用的系统，并等同于国际标准ISO/IEC 646。

  ASCII码主要用于英文字符的显示，不包含中文。标准ASCII码只有7位（最高位是校验位），所以只能显示2^7=128个字符，其中0-31还是不能显示的字符，例如回车，作用是控制字符或通信字符。

  假如，发送的数据是0x31，它可能代表着十六进制的数字0x31，也可能表示十进制的数字49（十六进制与十进制虽然看上去不一样，但表示的数是同样的大小），还可能表示ASCII码，字符’1’。这三者，在传输线上使用示波器来观察，波形是一模一样的，接收方把它理解为0x31还是理解为字符，要看通信双方的约定。

2020年11月27日更新

有读者反馈不好用，这段代码是经过测试，确认可用的，附上源码