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HAL库串口

news 2026/8/6 8:12:54

串口中断模式

1. CubeMX 必须配置（2 步）

  1. 开启串口外设：USART1/2/3 选异步通信
  2. NVIC 中断使能：
    • 勾选USARTx global interrupt
    • 配置抢占优先级 / 子优先级（别和定时器 / EXTI 冲突）

2. 核心原理（中断发送）

HAL 串口发送分三种：

  • 阻塞：HAL_UART_Transmit()卡死等发完
  • 中断：HAL_UART_Transmit_IT()主推
  • DMA：HAL_UART_Transmit_DMA()

中断发送：调用 IT 函数 → 触发发送中断 → 自动发数据 → 发完进发送完成回调

3. 用到的关键函数

① 触发中断发送（主函数 / 自己逻辑里调用）

// huart1 是你的串口句柄；pData数据首地址；Size长度 HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, (uint8_t*)"Hello\r\n", 6);

② 发送完成回调（必须自己写，发完自动进）

void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if(huart->Instance == USART1)// 判断是哪个串口发完了 { // 串口1发送完成后，在这里写后续逻辑 // 比如：标记发送完成、触发下一包、翻转LED HAL_UART_Receive_IT(&huart2, rx_data, 2);// 重新开启中断接收 } }

最容易犯的 2 个错误

  • 接收中断只收一次原因：回调里没重新调用HAL_UART_Receive_IT

  • 连续发送死机原因：上一次还没发完，又调用发送函数解决：判断huart->gState == HAL_UART_STATE_READY

③ 底层中断入口（不用自己改，CubeMX 自动生成）

void USART1_IRQHandler(void) { HAL_UART_IRQHandler(&huart1); // HAL清标志、调度回调 }

发送流程

你调用Transmit_ITHAL_UART_Transmit_IT(&huart1, data, len);

  • 使能TXE 发送寄存器空中断
  • 使能TC 发送完成中断
  • 把数据、长度存入句柄huart
  • 函数立刻返回，不阻塞主程序

→ 硬件发数据

每发完一个字节 触发TXE 中断全部发完 触发TC 中断

→ 进USARTx_IRQHandler中断服务函数

void USART1_IRQHandler(void)

{ HAL_UART_IRQHandler(&huart1); // 库函数处理 }

→ 库处理

  • 清除标志位
  • 自动发送下一个字节
  • 发完所有数据后

→ 发完 →TxCpltCallback串口【发送完成中断回调函数】

当串口用中断方式（HAL_UART_Transmit_IT）把数据全部发完后，系统会自动调用这个函数，告诉你：发送结束了！

你调用HAL_UART_Transmit_IT发数据数据在后台自动发，不卡主程序发完那一刻，CPU 自动跳进这个函数你在这里写：发送完成后要做的事

void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { // 发送完成！你在这里写逻辑 }

接收流程

先开Receive_IT→ 收到数据→ 进USARTx_IRQHandler→ 库处理→ 收完 →RxCpltCallback→重新开接收

串口DMA模式

DMA = 不需要 CPU 参与，硬件自己搬运数据发串口 / 收串口

中断发送：CPU 每发一个字节都要进一次中断

DMA 发送：CPU 说 “开始发”，然后硬件自己发，发完通知一声CPU 完全解放！

  • IDLE 空闲中断：串口检测到「一段时间没数据」，判定一帧报文收完
  • 组合实现：随便发多长，自动识别一帧数据，不用定死长度

二、DMA 需要配置什么（CubeMX）

1. 串口配置

  • 选 Async 异步模式
  • 波特率等正常设置

2. DMA Settings 点进去

发送 TX

  • Add →USART1_TX
  • 模式：Normal正常模式 /Circular循环模式
  • 数据宽度：Byte

接收 RX（可选）

  • Add →USART1_RX

3. 必须开 NVIC 中断

  • 开启 USART1 global interrupt
  • 开启 DMA 中断（默认会自动开）

三、DMA 发送用什么函数

启动 DMA 发送

HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, (uint8_t*)"Hello DMA\r\n", 11);

发送完成后自动进的函数

void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { // DMA 发完也进这里！和 IT 共用同一个回调！ }

DMA 和中断发送共用同一个完成回调！

四、DMA 接收

开启 DMA 接收（通常初始化时开一次）

uint8_t rx_buf[100]; HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, rx_buf, 100);

接收完成自动进

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { // 收满 100 字节进来这里 }

五、完整执行流程（DMA 发送）

  1. 你调用HAL_UART_Transmit_DMA
  2. CPU 立刻返回，去干别的
  3. DMA 硬件自动把数据搬到串口
  4. 发完 → 触发中断
  5. 进入HAL_UART_TxCpltCallback告诉你发完了

【DMA+IDLE 空闲中断】不定长接收

一、核心原理

  1. DMA：硬件搬运数据，收数据全程不占 CPU
  2. IDLE 空闲中断：串口检测到「一段时间没数据」，判定一帧报文收完
  3. 组合实现：随便发多长，自动识别一帧数据，不用定死长度

二、CubeMX 必配步骤

  1. 串口异步、配波特率
  2. DMA 设置：
    • USARTx_RX 新增 DMA，模式：Normal
    • 字节 8 位
  3. NVIC：
    • 开 USARTx 全局中断
    • 开 DMA 中断
  4. 开启：串口 IDLE 空闲中断（代码里初始化开启）

三.流程

全局变量定义（main.h或usart.c里）

// 定义接收缓冲区，大小根据你的最大一帧数据长度设置 #define UART2_RX_BUF_SIZE 256 // 一帧最多收256字节，可改 uint8_t uart2_rx_buf[UART2_RX_BUF_SIZE]; // DMA接收缓存 uint16_t uart2_rx_len = 0; // 一帧实际收到的长度 uint8_t uart2_rx_flag = 0; // 接收完成标志位

3. 初始化开启（main.c里MX_USART2_UART_Init()之后调用）

// 开启串口2的DMA+IDLE不定长接收，只需要调用这一行！ HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart2, uart2_rx_buf, UART2_RX_BUF_SIZE);

4. 重写接收完成回调函数（核心！）

这个函数会在两种情况下自动调用：

  1. 串口检测到空闲（IDLE），一帧数据收完
  2. DMA 缓冲区满（收到了UART2_RX_BUF_SIZE字节）
/* USER CODE BEGIN 1 */ // 串口IDLE+DMA接收完成回调函数 void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size) { if(huart->Instance == USART2) // 判断是串口2触发 { uart2_rx_len = Size; // Size就是这一帧的实际长度！ uart2_rx_flag = 1; // 标记一帧接收完成 //关闭 “传了一半” 的提醒 HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_usart2_rx, DMA_IT_HT); // 重新开启接收，否则只能收一帧！ HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(&huart2, uart2_rx_buf, UART2_RX_BUF_SIZE); } } /* USER CODE END 1 */

5. 主循环处理数据（业务逻辑放这里）

while (1) { /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ if(uart2_rx_flag == 1) { uart2_rx_flag = 0; // 清零标志位 // ✅ 这里就是你收到的不定长数据！ // uart2_rx_buf[0...uart2_rx_len-1] 是有效数据 // uart2_rx_len 是这一帧的实际长度 // 示例1：把收到的数据原样发回去（回显测试） HAL_UART_Transmit_DMA(&huart2, uart2_rx_buf, uart2_rx_len); // 示例2：协议解析（比如Modbus、自定义协议） // uart_protocol_parse(uart2_rx_buf, uart2_rx_len); } /* USER CODE END 3 */ }

四、关键原理 & 避坑指南

1. 执行流程（一目了然）

  1. 你调用HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA→ 开启 DMA+IDLE
  2. 上位机发数据 → DMA 自动把数据搬到uart2_rx_buf
  3. 串口空闲（没数据了）→ 触发 IDLE 中断
  4. HAL 库自动调用HAL_UARTEx_RxEventCallback，传入实际长度Size
  5. 你在回调里标记完成，然后必须重新开启接收，等待下一帧

2. 必须注意的 3 个坑

  1. 回调函数是中断上下文！

    • 绝对不能写HAL_Delay()、while(1)等阻塞 / 延时函数
    • 不能做耗时操作，只做标志位标记、长度保存
    • 业务逻辑（协议解析、数据处理）必须放到主循环里

  2. 必须重新开启接收！

    • 每次回调里都要再调用一次HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA
    • 否则只会收第一帧，之后就再也收不到了

  3. 缓冲区大小要合理

    • UART2_RX_BUF_SIZE要大于你最大一帧数据的长度
    • 否则会触发缓冲区满回调，数据被截断
http://www.cnnetsun.cn/news/1728661.html

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