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STM32H7系列USART串口基础知识与HAL库API教程

##目录

• 29.1 初学者重要提示
• 29.2 串口基础知识
  • 29.2.1 串口硬件框图
  • 29.2.2 串口基本功能
  • 29.2.3 串口高级特性
  • 29.2.4 自适应波特率
  • 29.2.5 数据帧格式
  • 29.2.6 发送时序图
  • 29.2.7 同步串口与异步串口
  • 29.2.8 单工、半双工、全双工通讯
• 29.3 串口的HAL库用法
  • 29.3.1 串口寄存器结构体
  • 29.3.2 串口句柄结构体
  • 29.3.3 串口底层配置
  • 29.3.4 串口状态标志清除问题
  • 29.3.5 串口初始化流程总结
• 29.4 源文件stm32h7xx_hal_uart.c
  • 29.4.1 函数HAL_UART_Init
  • 29.4.2 函数HAL_UART_Transmit
  • 29.4.3 函数HAL_UART_Receive
  • 29.4.4 函数HAL_UART_Transmit_IT
  • 29.4.5 函数HAL_UART_Receive_IT
  • 29.4.6 函数HAL_UART_Transmit_DMA
  • 29.4.7 函数HAL_UART_Receive_DMA

##29.1 初学者重要提示

##29.2 串口基础知识###29.2.1 串口硬件框图串口硬件框图展示了以下关键部分：

• 中断接口：用于实现中断方式的串口唤醒和数据传输中断。
• DMA接口：用于实现串口发送和接收的DMA方式。
• 串口控制器：包含串口相关寄存器。
• FIFO缓冲器：支持硬件FIFO功能。
• TX和RX引脚互换功能：支持引脚电平翻转和互换。
• 时钟：包括usart_pclk和usart_ker_ck。

###29.2.2 串口基本功能STM32H7系列支持以下串口基本功能：

• 任意波特率：最高可达4.5Mbps。
• 可编程数据字长度：支持7位、8位和9位。
• 可配置停止位：支持1位或2位。
• 数据传输检测：支持接收缓冲区满、发送空和传输结束标志。
• 高级中断特性：支持CTS检测、LIN断开符检测等。

###29.2.3 串口高级特性相比F1和F4系列，STM32H7系列串口支持以下高级特性：

• 数据逻辑电平翻转。
• RX和TX引脚电平翻转。
• 超时接收检测。
• MSB优先发送。
• 自适应波特率。
• 外接RS-485切换功能。

###29.2.4 自适应波特率

• 应用场合：适用于通信速度未知或时钟精度较低的情况。
• 测量范围：基于usart_ker_ck_pres时钟源。
• 测量方法：支持四种自适应模式，适用于不同通信需求。

###29.2.5 数据帧格式串口数据帧格式由M和PCE位决定：

• M位：控制帧长度（7位、8位或9位）。
• PCE位：使能奇偶校验位。

###29.2.6 发送时序图时序图展示了串口发送过程中的关键事件：

• TXE空中断：发送数据寄存器空。
• TC中断：发送完成。

###29.2.7 同步串口与异步串口

• 异步串口：按字符传输，起始位同步。
• 同步串口：基于外部时钟同步，适合高速和大容量数据传输。

###29.2.8 单工、半双工、全双工通讯

• 单工：单向通信，需两根线。
• 半双工：双向通信，需两根线。
• 全双工：双向通信，需三根线。

##29.3 串口的HAL库用法###29.3.1 串口寄存器结构体USART_TypeDef结构体定义了串口寄存器的基本功能。

###29.3.2 串口句柄结构体UART_HandleTypeDef结构体封装了串口的初始化参数和操作接口。

###29.3.3 串口底层配置串口配置包括：

• 使能串口时钟。
• 配置GPIO引脚。
• 配置NVIC中断优先级。
• 初始化DMA接口。

###29.3.4 串口状态标志清除问题通过__HAL_USART_GET_FLAG和__HAL_USART_CLEAR_FLAG函数管理中断标志。

###29.3.5 串口初始化流程总结

##29.4 源文件stm32h7xx_hal_uart.c###29.4.1 函数HAL_UART_Init初始化串口的基础和高级特性。

###29.4.2 函数HAL_UART_Transmit以查询方式发送数据，支持中断驱动。

###29.4.3 函数HAL_UART_Receive以查询方式接收数据，支持中断驱动。

###29.4.4 函数HAL_UART_Transmit_IT通过中断方式发送数据，支持FIFO和传空中断。

###29.4.5 函数HAL_UART_Receive_IT通过中断方式接收数据，支持FIFO和校验中断。

###29.4.6 函数HAL_UART_Transmit_DMA通过DMA方式发送数据，支持中断驱动。

###29.4.7 函数HAL_UART_Receive_DMA通过DMA方式接收数据，支持中断驱动。

##29.5 总结本章详细介绍了STM32H7系列USART串口的基础知识和HAL库API，涵盖了串口硬件框图、基本功能、高级特性以及HAL库的使用方法。通过本章内容，读者可以掌握串口通信的核心知识和实际应用技能。

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