本章以串口為例講解，HAL 庫輪詢，中斷，DMA 三種編程模型。
1.前情回顧
在串行通信中，一個字符一個字符地傳輸，每個字符一位一位地傳輸，并且傳輸一個字符時，總是以“起始位”開始，以“停止位”結束。在進行傳輸之前，雙方一定要使用同一個波特率設置。波特率就是每秒鐘傳輸的數據位數。
常用的兩種基本串行通信方式包括同步通信和異步通信。我們通常使用的是異步通信.異步通信規定傳輸的數據格式由起始位（start bit）、數據位（data bit）、奇偶校驗位（parity bit）和停止位（stop bit）組成。
2.重定義printf函數。
打開STM32CubeMX新建工程，選擇STMF746IGT6芯片，選擇外部高速晶振（HSE）。USART1選擇為異步通信方式。PA10設置RX接收，PA9設置為TX發送。
 
配置時鐘系統時鐘為216MHz，STMF746可以單獨配置USART時鐘，默認為108Mhz。
串口配置設置波特率為115200 Bits/s。傳輸數據長度為8 Bit。奇偶檢驗無，停止位1.其他參數默認。
生成報告以及代碼，編譯程序。在usart.c文件中可看到串口1的初始化函數MX_USART1_UART_Init(void)，以及管腳配置函數HAL_UART_MspInit()。
C語言中的標準庫中所用的標準輸出函數，默認的輸出設備是顯示器，要實現串口或LCD的輸出，必須重新定義標準庫函數里與輸出函數相關的函數。例如:printf輸出到串口，需要將fputc里面的輸出指向串口(重定向),方法如下:只要自己添加一個int fputc(int ch, FILE *f)函數，能夠輸出字符就可以了。
在usart.c文件后面添加如下代碼，代碼中添加了#ifdef宏定義進行條件編譯，如果使用GUNC編譯，則PUTCHAR_PROTOTYPE 定義為int __io_putchar(int ch)函數，否則定義為int fputc(int ch, FILE *f)函數。
01 | /* USER CODE BEGIN 1 */ |
03 | /* With GCC/RAISONANCE, small printf (option LD Linker->Libraries->Small printf |
04 | set to 'Yes') calls __io_putchar() */ |
05 | #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch) |
07 | #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f) |
10 | * @brief Retargets the C library printf function to the USART. |
16 | /* Place your implementation of fputc here */ |
17 | /* e.g. write a character to the EVAL_COM1 and Loop until the end of transmission */ |
18 | HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF); |
其中HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);這個語句表示通過串口1發個一個字符。ch為字符的存儲地址，0xFFFF為超時時間。在stm32f7xx_hal_uart.c文件中可以找到HAL_UART_Transmit函數。
在main.c文件中添加應用函數。
01 | /* USER CODE BEGIN 2 */ |
02 | printf("\n\r UART Printf Example: retarget the C library printf function to the UART\n\r"); |
06 | /* USER CODE BEGIN WHILE */ |
09 | /* USER CODE END WHILE */ |
| 11 | /* USER CODE BEGIN 3 */ |
編譯程序并下載到開發板。用USB線連接開發板到電腦，在電腦上打開串口調試助手。選擇對應的串口號，設置波特率為115200。按下復位按鍵會接收到如圖信息。
打開stm32f7xx_hal_uart.h頭文件，在文件后最后面可以看到有如下操作串口的函數。
串口的發送接收函數：
HAL_UART_Transmit();串口輪詢模式發送,使用超時管理機制。
HAL_UART_Receive();串口輪詢模式發送,使用超時管理機制。
HAL_UART_Transmit_IT();串口中斷模式發送，
HAL_UART_Receive_IT();串口中斷模式發送
HAL_UART_Transmit_DMA();串口DMA模式發送
HAL_UART_Receive_DMA();串口DMA模式發送
串口相關的中斷函數:
HAL_UART_TxHalfCpltCallback():一半數據(half transfer)發送完成后，通過中斷處理函數調用。
HAL_UART_TxCpltCallback():發送完成后，通過中斷處理函數調用。
HAL_UART_RxHalfCpltCallback():一半數據(half transfer)接收完成后，通過中斷處理函數調用。
HAL_UART_RxCpltCallback():接收完成后，通過中斷處理函數調用。
HAL_UART_ErrorCallback()：傳輸過程中出現錯誤時，通過中斷處理函數調用。
可看到串口發送和就是有三種通信模式：
第一種是上面用到的輪詢的模式。CPU不斷查詢IO設備，如設備有請求則加以處理。例如CPU不斷查詢串口是否傳輸完成，如傳輸超過則返回超時錯誤。輪詢方式會占用CPU處理時間，效率較低。
第二種就是中斷控制方式。當I/O操作完成時，輸入輸出設備控制器通過中斷請求線向處理器發出中斷信號，處理器收到中斷信號之后，轉到中斷處理程序，對數據傳送工作進行相應的處理。
第三種就是直接內存存取技術（DMA）方式。所謂直接傳送，即在內存與IO設備間傳送一個數據塊的過程中，不需要CPU的任何中間干涉，只需要CPU在過程開始時向設備發出“傳送塊數據”的命令，然后通過中斷來得知過程是否結束和下次操作是否準備就緒。
3.中斷模式。
打開STM32CubeMX重新建工程，配置和前面一樣。只是這個工程中，開啟了串口中斷。
生成報告以及代碼，編譯程序。在main函數前面添加兩個數組變量。
1 | /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ |
3 | /* USER CODE BEGIN PV */ |
4 | /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ |
5 | uint8_t aTxStartMessage[] = "\r\n****UART-Hyperterminal communication based on IT ****\r\nEnter 10 characters using keyboard :\r\n"; |
7 | /* Buffer used for reception */ |
在main函數中添加兩個語句通過串口中斷發送aTxStartMessage數組的數據和接收數據10個字符，保存在數組aRxBuffer中。
[size=1em]
2 | HAL_UART_Transmit_IT(&huart1, (uint8_t *)aTxStartMessage, sizeof(aTxStartMessage)); |
3 | HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)aRxBuffer, 10); |
[size=1em]
在main.c文件后面添加中斷接收完成回調函數。中斷回調函數中將接收到的數據又通過串口發送回去。
[size=1em]01 | /* USER CODE BEGIN 4 */ |
03 | * @brief Rx Transfer completed callbacks |
04 | * @param huart: uart handle |
07 | void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) |
09 | /* Prevent unused argument(s) compilation warning */ |
12 | /* NOTE : This function should not be modified, when the callback is needed, |
13 | the HAL_UART_RxCpltCallback can be implemented in the user file |
15 | HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)aRxBuffer, 10,0xFFFF); |
編譯程序并下載到開發板。用USB線連接開發板到電腦，在電腦上打開串口調試助手。選擇對應的串口號，設置波特率為115200。按下復位按鍵會接收到aTxStartMessage數組的數據。通過串口助手發送10個字符，串口助手回顯示發送的數據。注意：串口要發夠10個字符串，才會觸發中斷。少于10個字符則不會觸發中斷，串口不會顯示發送的數據。超過10個字符，串口只會發送10個字符回來顯示。
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