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嵌入式开发学习记录：USART串口通信

news 2026/8/23 6:20:17

📋 文章目录

本文记录了嵌入式开发中 USART 串口通信的学习过程，包含理论学习、环境搭建、代码实现与问题排查等内容。以下是文章结构概览：

📅 学习进度概览
📝 学习记录与问题追踪
1. 1. 理论学习与概念梳理
2. 2. 环境搭建与第一个工程
3. 3. 轮询模式工程创建：代码实现与调试过程
4. 4. 中断模式工程创建：代码实现与调试过程
5. 5. DMA模式工程创建：代码实现与调试过程
6. 6. printf重定向到usart串口上，实现printf打印信息到串口助手上

📅 学习进度概览

当前学习阶段：嵌入式开发 - USART 串口通信

当前使用的开发板：STM32F407VGT6-Disk

开始时间：2026 年 8 月 22 日

学习目标：

理解 USART（通用同步异步收发器）的基本工作原理
掌握 STM32（或其他 MCU）的 USART 外设配置流程
能够实现基本的串口收发功能（查询/中断/DMA 方式）
记录并解决学习过程中遇到的实际问题

注意：本文中每个实验均另开了一个工作空间并重新创建项目，并非在原先工程上做出改变

📝 学习记录与问题追踪

1. 理论学习与概念梳理

时间：2026/08/16

内容：

复习了串行通信与并行通信的区别。
理解了 USART 与 UART 的关键差异：USART 支持同步模式（有时钟线），UART 仅支持异步。
学习了波特率、数据位、停止位、奇偶校验等关键参数的含义。

2. 环境搭建与第一个工程

时间：2026/08/20

内容：

使用 STM32CubeMX 初始化 USART 外设，生成代码。
使用 STM32CubeIDE 进行开发。
使用 USB 转 TTL 模块连接电脑配合串口助手工具进行调试。

遇到的问题：

串口助手打印结果乱码
串口助手无打印结果
配合 printf 函数重定向但 printf 函数没能打印出结果

3.轮询模式工程创建：代码实现与调试过程

时间：2026/08/20

使用 STM32CubeMX 创建新工程，并开启外部高速晶振（HSE）作为系统时钟源。

创建工程，开启外部晶振：

配置时钟：

修改 debug 模式：

开启串口为异步模式：

勾选为每个外设单独生成 .c/.h 文件

生成代码，使用 VS Code 打开项目，借助扩展包采用提示词工程给出的代码写好测试发送的代码

打开 CubeIDE，代码自动更新，点击小锤子编译，无报错无警告

按照设置的串口连接好硬件及开发板，为 USB 转 TTL 模块下载好驱动，本文采用波特律动串口助手中提供的驱动下载链接下载好 CH340 型号驱动，并按如图方式连接好硬件部分，TXD 接 PA10，RXD 接 PA9，并将 USB 口接在电脑上

烧录代码

打开波特律动串口助手，选择好串口并开启，查看串口信息打印

遇到的实际问题与解决方案：

发现串口有东西打印出来，且打印间隔为原 while 函数中设置的 1 秒，但是打印出来的数据是乱码，本应该是 "Hello World"
时间间隔没问题，则程序确实进入了 while 循环，且循环没问题，但数据乱码，问题大概率出在波特率不匹配，硬件接线问题
[最终解决方案]：修改连接的串口，我最终改成使用usart2串口，使用PA2,PA3两个引脚，--取消时钟配置--并重新生成代码，代码最终逻辑如图，波特率，校验位等无任何修改，最终得到串口输出结果

改写代码为接收电脑发送的数据，并用发送函数检验是否收到

最终也能成功返回发送的数据

最后总结原因：成功与失败的最大区别是取消了外部晶振提供时钟，采用的内部HSI，大概率就是这个原因影响了串口

4.中断模式工程创建：代码实现与调试过程

时间：2026/08/21

MX工程创建与轮询方式类似，但本次不使用外部时钟，且勾选usart2的全局中断，点击usart2的NVIC标签，勾选全局中断，保存并生成代码，代码仅需将发送，接收函数加上_IT后缀，将传递的超时时间字段去掉即可。

编译并烧录，查看串口助手打印结果

结果在未发送任何数据时界面不断发送空，发送了R0后界面不断发送R0回来

查看代码发现将两个中断模式的发送接收函数都写到while循环里了，中断模式不像轮询模式一样，是非阻塞的，会一直循环执行，导致循环过快而显示如图样式，只要将中断接收函数放到while循环外即可，但是一般不会将中断发送放在while循环里，不然也会导致上述结果，一般是中断接收后调用中断处理函数HAL_UART_RxCpltCallback，此函数可自己重新定义一下，并将逻辑写入，而后中断接收完成后将执行函数中的逻辑

那有要求中断接收不能放在while循环里，要保证能不断接收则可将中断接收函数放在中断处理函数的末尾，这样中断处理函数逻辑完成前就会进入下一次中断接收。

5.DMA模式工程创建：代码实现与调试过程

时间：2026/08/21

MX项目创建只要基于中断模式下再添加DMA通道即可，如图分别添加Rx和Tx的DMA通道保持默认设置即可

保存并生成代码，发送、接收函数仅需在中断发送函数的基础上将_IT后缀改为_DMA即可，我在中断回调处理函数中加上了阻塞式发送并在末尾补上DMA接收，将接收数组放在PV注释对中以防报错

编译，烧录，查看串口助手，发现能正常接收并回复

接收不定长数据

主要靠的是串口空闲中断，使用HAL_UARTEx_ReceiveToIdle，这个函数也有阻塞，中断，DMA三种方式，也是通过修改后缀即可使用，另外，使用此函数对应的回调函数也有所不同，这里应使用HAL_UARTEx_RxEventCallback回调函数，这里我直接使用DMA方式在本工程里进行测试结果如图，由于我定义的数组长度是50，所以发送过长时触发了传输过半中断，故而后面的数据没能返回，可以使用_HAL_DMA_DISABLE_IT函数取消传输过半中断。