STM32 串口

本笔记主要总结 STM32 使用串口中断方式进行数据发送和接收的机制与代码实现，使用 HAL 库进行举例，适用于初学者理解串口中断的原理与用法。

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一、串口中断发送流程

当使用串口中断方式发送数据时，整体流程如下：

1. CPU 将一个待发送字节写入 USARTx->TDR（发送数据寄存器）。
2. 然后 CPU 立即返回执行其他任务。
3. 此时硬件会自动将 TDR 中的数据移入发送移位寄存器。
4. 当 TDR 为空时，会触发一次 TXE（Transmit Data Register Empty）中断。
5. CPU 响应中断，在中断处理函数中再次将下一个字节写入 TDR。
6. 重复上述流程，直到数据全部发送。
7. 最后一个字节写入后会再次触发 TXE，必须手动关闭 TXEIE 避免空中断持续触发。

🔧 提示：发送是否真正完成，可以查看 TC（Transmission Complete）标志。

✅ 示例代码：中断方式发送数据

uint8_t txData[] = "Hello, UART!";
HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, txData, sizeof(txData)-1);

HAL库会自动开启 TXEIE，当发送完成后会自动调用回调函数：

void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
    if (huart->Instance == USART1) {
        // 发送完成后的处理逻辑
    }
}

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二、串口中断接收流程

1. 当串口接收移位寄存器接收到完整的一帧数据后，会将数据转移至 USARTx->RDR（接收数据寄存器）。
2. 此时触发 RXNE（Receive Data Register Not Empty）中断。
3. CPU 被中断叫回，并读取 RDR 中的数据存入变量中（👉 这一步很关键）。
4. CPU 随后继续处理其他任务。

✅ 示例代码：中断方式接收数据

uint8_t rxBuffer[10];
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, rxBuffer, sizeof(rxBuffer));

当接收到设定数量的数据后，会调用回调函数：

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
    if (huart->Instance == USART1) {
        // 处理接收到的数据 rxBuffer
    }
}

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三、中断机制说明与回调函数

• STM32 的串口中断向量只有一个（例如 USART1_IRQHandler()），但可以由多个事件触发（如 TXE、RXNE、OE、FE 等）。
• HAL库封装了中断处理函数 HAL_UART_IRQHandler()，并提供了**弱定义（__weak）**的回调函数接口，供用户实现具体逻辑。

🔁 常用回调函数原型

void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

🧠 回调函数使用说明

• 若用户需要自定义处理逻辑，需重写上述函数。
• 若不重写，则默认的弱定义函数什么都不做。

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四、底层流程图（发送流程举例）

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五、关键中断标志说明

中断标志	含义	触发条件
TXE	发送数据寄存器空	TDR 为空，表示可写入新数据
RXNE	接收数据寄存器非空	接收到数据到 RDR
TC	发送完成标志（非中断）	所有数据已发送并移出移位寄存器

⚠ 使用中断方式必须手动控制 TXEIE 和 RXNEIE，否则可能导致空中断频繁触发。

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六、总结

• 串口中断提高了系统效率，减少了轮询等待时间；
• 使用 HAL 库开发时要充分利用回调函数机制，实现收发逻辑与业务逻辑的解耦；
• 注意在发送最后一个字节后手动关闭中断，避免中断空转。

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