文章内容偏向HAL库的移植和使用，以个人观点及了解为主，若与事实不符，则以www.st.com、www.stmcu.org.cn等平台为准。
历程代码：https://gitee.com/cai_xl/MyWayToLearnSTM32H7![]()
想必串口在单片机中的地位不必多说，大家都明白。
STM32H743ZIT6单片机一共有9个串口，分别为4个通用同步异步收发器(USART)、4个通用异步收发器，1个低功耗通用异步收发器(LPUART)。![]()
STM43H743ZIT6的一部分外设资源
USART既可以同步收发，又可以异步收发。而UART只能异步收发。所以暂且可以认为USART是UART的升级版，LPUART为了降低功耗，在UART的基础上还要再阉割一部分。
一个USART共有7个信号，最多可以使用5个IO口，即Tx、Rx、CTS(Clear to Send)、RTS(Request to Send)、CLK(同步时钟信号)，此外还有一个片选信号NSS(N表示低电平，SS表示Slave Select)，这个信号与CTS共用一个GPIO、一个驱动使能引脚DE(Driver Enable)，这个信号和RTS共用一个GPIO。
其中Tx、Rx为共享信号，分别为数据的发送、接收引脚，所有模式、配置下均可使用。
CTS、RTS为RS232硬件控制信号。
DE为RS485硬件控制信号。
NSS、CLK为同步模式硬件控制信号(主从机和智能卡模式)。
这部分内容在参考手册47.5.2小节。![]()
参考手册USART signal部分
参考手册中并没有给出UART的信号，不过从下图不难猜到，它和USART相比，应该少了用于同步通信的NSS和CLK信号。LPUART虽然与UART有着相同的信号，但由于为了降低功耗，又除去了一些非必要的部分。![]()
USART、UART、LPUART功能概览
参考手册中，47.5.1节给出了一个USART的简化结构图。![]()
USART结构简图
图中有两个时钟域，分别为usart_pclk与ussart_ker_ck，前者是对应APB总线提供的时钟，用于访问寄存器，后者是由RCC提供的USART内核时钟，不过他们是由RCC对应的寄存器同时开启的。以USART3为例，通过RCC->APB1LENR可以同时开启这两个时钟。![]()
USART3EN可以开启的时钟
usart_ker_ck时钟域下，是USART外设的主要部分，有两个移位缓存器(所以它可以进行全双工通讯)、一个波特率发生器和过采样控制器、一个硬件流控制器(不算FIFO)，用于完成数据收发功能。
usart_pclk时钟域下，是一堆控制寄存器、DMA接口和中断接口，用于管理usart_ker_ck时钟域下的各个部分以及收发的数据。![]()
串口的寄存器部分是由HAL库进行管理的，所以可以不管它，现在来看一看IRQ Interface，也就是中断接口。中断源列表在参考手册47.6节。![]()
表格太长，先截这么多
USART的中断源很多，但最常用的并没有多少：TXE、TC、RXNE。TXE和TC与数据发送有关。TXE是发送数据寄存器空中断，TC是发送完成中断。在USART结构简图中可以看到，如果不使能FIFO，当要发送的数据写入USART_TDR寄存器时，这个数据会被复制到移位缓存器进行发送。当数据从USART_TDR寄存器写入移位缓存器时，USART_TDR寄存器就会为空，并触发TXE中断，此时可以向USART_TDR寄存器写入下一个数据。当移位缓存器的数据全部发送完毕，等待一段时间(一个起始位)，若没有向移位缓存器写入新数据，则会触发TC中断，表示发送完成。![]()
TXE和TC在数据发送过程中的行为
相较于TXE和TC，RXNE中断简单的多，每发生一次RXNE中断，都表示USART接收到了一帧数据，可以从USART_RDR中读出接收到的数据。![]()
现在来看STM32Cube_FW_H7库提供的UART_Printf历程(位置：Projects\STM32H743I_EVAL\Examples\UART\UART_Printf)，在main.c文件中，程序初始化了USARTx的配置信息，在main.h中可以看到，USARTx是USART1，同时main.h也给出了有关串口的其他信息，如时钟、GPIO使用情况等。![]()
main.c/.h中初始化串口的部分程序
USART的MSP初始化(时钟配置和GPIO配置)在stm32h7xx_hal_msp.c中完成。![]()
USART的MSP初始化
从这些程序中可以大致了解配置USART的基本过程：开启时钟、初始化GPIO、配置USART(因为在HAL_PPP_Init()函数中，MSP函数的调用是先于初始化PPP外设的)。所以现在就可以开始编写BSP了。
不过要注意。在工程中应该在HAL库使能UART组件而不是USART组件，这是因为现在用到的是USART3的异步通讯功能，在这种模式下，USART等同于UART，应该使用HAL库提供的UART功能接口。另外UART组件和DMA组件做了互联，所以也要使能DMA组件。也就是要在stm32h7xx_hal_conf.h中定义HAL_UART_MODULE_ENABLED与HAL_DMA_MODULE_ENABLED![]()
NUCLEO-H743有一个ST-LinkV2-1提供的板载TTL-to-USB串口，所以USART的BSP文件命名为BSP_SOB.c/.h(SOB=Serial on Board)。从原理图上可以知道，与ST-LinkV2-1相连的串口为USART3，使用的引脚为PD8(USART3_Tx)和PD9(USART3_Rx)。![]()
NUCLEO-H743原理图的一部分
所以在BSP_Config.h中做出相关的定义：![]()
BSP_Config.h中关于SOB的部分
在BSP_SOB.c/.h文件中，编写有关SOB的主要代码：![]()
BSP_SOB.c/.h相关代码
这一部分是SOB的初始化和从HAL映射过来的数据发送、接收接口
在stm32h7xx_hal_msp.c中编写msp初始化部分：![]()
stm32h7xx_hal_msp.c中的相关代码
这一部分主要是负责初始化和USART3有关的GPIO配置
之后，在BSP.c的BSP_Init()中添加SOB初始化部分：![]()
BSP.c的部分代码
最后编写main.c中的用户程序，因为只是简单应用，所以在这里先只使用阻塞发送方式，当按下按键时，单片机向计算机发送一个字符串。![]()
main.c中的用户程序
将程序编译并下载后，任意打开一个串口工具，设置对应的串口和波特率，按下按键，就可以看到程序运行的效果：![]()
程序运行效果
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