STM32串列埠接收中斷——基於HAL庫

1.UART相關的標頭檔案引用錯誤

由於本人直接使用MDK進行開發，沒有使用CubeMX，所以一些初始化需要手動進行。在引用UART相關的標頭檔案時，記得將"stm32l4xx_hal_conf.h"檔案中的相關引用取消註釋，如下圖：

2.如何接收字串（多次進入中斷）

接收字串主要有兩種方法，一種是對中斷函式進行改造，另一種是對接收回調函式進行改造。

在闡述這兩種方法之前，需要介紹函式“HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)”。該函式的作用是使用者自定義一個緩衝區（即引數pData），接受一定數量（由引數Size決定）的字元存入緩衝區中。同時，引數Size還決定著進入回撥函式的頻率，即每接收Size個字元，就進入一次回撥函式。需要注意的是，Size只決定進入回撥函式的頻率，而不能影響進入接收中斷的頻率，無論Size是多少，每接收完成一個字元都會進入一次接收中斷。

方法1：改造回撥函式

①首先在主函式中進入主迴圈前的位置呼叫一次 HAL_UART_Receive_IT函式，定義一個字元陣列getBuffer[]作為緩衝區，引數Size設定為10。即每接收10個字元，就進入一次回撥函式。

②註冊中斷函式

1void USART1_IRQHandler(void)
2{
3HAL_UART_IRQHandler(&UartHandle); //該函式會清空中斷標誌，取消中斷使能，並間接呼叫回撥函式
4}

③在檔案“stm32l4xx_hal_uart.h”中，我們可以看到串列埠接收回調函式的定義。使用“_weak”關鍵字定義的函式，其具有如下特性： 一般情況下和一般函式相同。但是當有一個同名函式但是不帶__weak被定義時，所有對這個函式的呼叫都是指向後者(不帶__weak那個)。也就是說，ST官方提供的這個回撥函式需要我們自己進行改寫。

 1/**
 2* @brief Rx Transfer completed callback.
 3* @param huart UART handle.
 4* @retval None
 5*/
 6__weak void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
 7{
 8/* Prevent unused argument(s) compilation warning */
 9UNUSED(huart);
10
11/* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed,
12the HAL_UART_RxCpltCallback can be implemented in the user file.
13*/
14}

我們在主函式所在的檔案中對回撥函式進行改寫：

1uint8_t myBuffer[] = "I have gotten your message: "; //使用者提示資訊
2uint8_t Enter[] = "\r\n"; //回車換行
3uint8_t getBuffer[100]; //使用者自定義的緩衝區
4void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *UartHandle)
5{
6while(HAL_UART_Transmit(UartHandle, (uint8_t*)myBuffer, COUNTOF(myBuffer), 5000)!= HAL_OK); //傳送字串，使用者提示資訊
7while(HAL_UART_Transmit(UartHandle, (uint8_t*)getBuffer, 10, 5000)!= HAL_OK); //傳送使用者自定義緩衝區中的資料
8while(HAL_UART_Transmit(UartHandle, (uint8_t*)Enter, COUNTOF(Enter), 5000)!= HAL_OK); //傳送回車換行
9}

以上程式碼的作用是把使用者傳送給微控制器資料再返回給使用者。執行效果如下圖：

我們可以看到，使用者向單片機發送了10個字元，微控制器向串列埠助手返回了這10個數據。但是以上程式只能實現一次，當我們再次向單片機發送資料時，微控制器卻不再返回資料。這是因為我們在中斷函式中取消了中斷使能，所以導致了進入一次中斷後，中斷被關閉，無法再次進入中斷的現象。為了實現多次資料返回，我們要在中斷處理函式中新增一行程式碼： 

1void USART1_IRQHandler(void)
2{
3HAL_UART_IRQHandler(&UartHandle); //該函式會清空中斷標誌，取消中斷使能，並間接呼叫回撥函式
4HAL_UART_Receive_IT(&UartHandle, (uint8_t *)&value,1);//新增的一行程式碼
5}

這樣就可以實現多次資料返回了，新的執行結果如下圖：

可見，函式HAL_UART_Receive_IT還有中斷使能的作用。這一功能的實現我們可以在HAL_UART_Receive_IT函式中找到。

方法2：改造中斷處理函式

①首先在主函式中進入主迴圈前的位置呼叫一次 HAL_UART_Receive_IT函式，定義一個字元value作為緩衝區，引數Size設定為1。即每接收1個字元，就進入一次回撥函式。使得進入回撥函式的頻率與進入中斷處理函式的頻率相同。這樣，我們就可以直接在中斷函式中對接收的資料進行處理了。

②註冊中斷函式

 1uint8_t myBuffer[] = "I have gotten your message: ";
 2uint8_t getBuffer[10];
 3uint8_t Enter[] = "\r\n";
 4void USARTx_IRQHandler(void)
 5{
 6HAL_UART_IRQHandler(&UartHandle); //該函式會清空中斷標誌，取消中斷使能，並間接呼叫回撥函式
 7
 8getBuffer[countOfGetBuffer++] = value; 
 9if(countOfGetBuffer == 10)
10{
11while(HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)myBuffer, COUNTOF(myBuffer), 5000)!= HAL_OK);
12while(HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)getBuffer, countOfGetBuffer, 5000)!= HAL_OK);
13while(HAL_UART_Transmit(&UartHandle, (uint8_t*)Enter, COUNTOF(Enter), 5000)!= HAL_OK);
14countOfGetBuffer = 0;
15}
16HAL_UART_Receive_IT(&UartHandle, (uint8_t *)&value,1);//由於接收中斷是每接收一個字元便進入一次，所以這一行程式碼必須新增，否則只能接收一個字元，而無法接收整個字串
17}

以上程式碼的作用是接收每個來自使用者的字元，並依次存入使用者自定義的緩衝區中，數量達到10個後，將緩衝區中的所有資料返回給使用者，同時清空計數，準備接下來10個字元的接收。執行效果如下圖：

寫在最後

看完本文，大家可能對 回撥函式 和 中斷處理函式 的關係產生了疑問。其實是這樣的，微控制器每完成接收一個字元，就會進入一次 中斷處理函式 ，而在 中斷處理函式 中，我們又呼叫了函式“void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart)”，該函式會間接呼叫 回撥函式 ，也就是說 回撥函式 是由 中斷處理函式 間接呼叫的。而函式“HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)”決定了 中斷處理函式 呼叫 回撥函式 的頻率，若Size為1，則每進入一次 中斷處理函式 都會呼叫一次 回撥函式 ；若Size為10，則每第十次進入 中斷處理函式 時，才會呼叫 回撥函式 。