零、为什么写这篇博客？

写程序的时候串口时陪伴我们DEBUG的好伙伴，同时也在一些项目中充当着数据上传的主要通道。因为它用得太频繁了，所以把一些常用的代码和使用心得写在这里，在新建项目的时候可以很方便的抄代码和规避错误。（本文主要针对HAL库）

一、串口的几种使用方法

1、轮询方式

发送和接收主要使用下面两个HAL库的函数。

/*串口发送*/
HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

/*串口接收*/
HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);

如果填充了Size个字节，就会立即接收/发送，如果超时没有接收/发送完毕Size个字节的数据，就会向下执行。

2、中断方式

/*中断方式串口发送*/
HAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);

 使用之后，系统可以去干别的事，系统通过中断将数据发送出去，每发送一个字节才会进入一次中断。它不能在执行完第一次发送之前进行下一次发送，否则下一次不会执行。如果硬要连续调用两次，需要用while循环来判断HAL_UART_Transmit_IT的返回值来进行等待，直到当HAL_UART_Transmit_IT的返回值为不忙的时候，才跳出循环。这样还不如使用轮询来得直观，反正时间上差不多。

/*中断方式串口接收*/
HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);

使用之后，系统可以去干别的事，之后会自动在每次收到字节的时候用中断来进行接收，当接收满了Size个字节长度的数据时，会产生一个接收完成的中断。在我们自己的程序中，通过在接收中断回调函数中放入一个标志位，来让相关的程序知道什么时候需要进行数据处理。但是这个函数有一个坏处就是不能接收不定长的数据，只有接收满了Size个字节才会进行中断，如果Size为1确实看上去可以接收不定长的数据，但大量的中断会占用很多时间。（可用FIFO解决）

3、DMA方式

/*DMA方式串口发送*/
HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);

 使用后，串口会使用DMA来发送数据。DMA和CPU是同时干活的，CPU只要一句话，DMA就可以不需要CPU控制就能进行数据搬运，大大节约了资源。但要注意的是：同样的，它不能在执行完第一次发送之前进行下一次发送，否则下一次不会执行。我前段时间使用串口DMA连续发送大量数据的时候，发现DMA只执行第一个，想了好久才找到这个问题，建议合理操控间隔，或者设置标志位进行等待。

/*DMA方式串口接收*/
HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);

使用后，串口会使用DMA来传输数据。

特别注意！DMA初始化必须在串口初始化之前，否则就不会工作，CubeMXyou一个缺点就是如果你一开始只开了串口，之后添加DMA再生成代码，DMA的初始化会在串口初始化之后。

二、串口重定向

1、串口重定向的代码（直接开抄！）

（1）STM32 HAL库（需要勾选MicroLib的方法）

/*可调用printf*/
int fputc(int ch,FILE *f)
{
    /*&huart1指的是串口1，如果用别的串口就修改数字*/
    HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch , 1 , 0xffff);
    return ch;
}

HAL_UART_Transmit这个函数的功能是通过串口1（huart1），把传入的无符号8位形参通过串口传出，传输长度为1，也就是一次发送一个字节。 0xffff是超时时间，因为你开串口的时候用的是systick，所以是毫秒为单位（HAL库中只有少量的TimeOut是us级别，大部分都是ms级别），如果在这个和时间之内没有接收到相应长度（这里为1）的字节，就会向后执行。该方法需要在编译器中勾选微库（MicroLib），在使用printf的文件中要包含stdio.h

//可调用scanf及getchar
int fgetc(FILE *f)
{
int ch;
/* 等待串口输入数据 */
/*&huart1指的是串口1，如果用别的串口就修改数字*/
while (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_RXNE) == RESET);
HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
return (ch);
}

(2)STM32 HAL库（不需要勾选微库MicroLib的方法）

#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)             
//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE 
{ 
	int handle; 
}; 

FILE __stdout;       

//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式    
void _sys_exit(int x) 
{ 
	x = x; 
}
 
//加入2行代码，即可解决报错
//__use_no_semihosting was requested, but _ttywrch was 
void _ttywrch(int ch)
{
    ch = ch;
}

//重定义fputc函数 
int fputc(int ch, FILE *f)
{      
	while((USART1->SR&0X40)==0){};//循环发送,直到发送完毕   
    USART1->DR = (uint8_t) ch;      
	return ch;
}
#endif

这种方法依然需要在使用的文件中包含stdio.h

(3)STM32标准库

//重定向c库函数printf到串口，重定向后可使用printf函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
		/* 发送一个字节数据到串口 */
		USART_SendData(USARTx, (uint8_t) ch);
		/* 等待发送完毕 */
		while (!USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE));	
		return (ch);
}
 
///重定向c库函数scanf到串口，重写向后可使用scanf、getchar等函数
int fgetc(FILE *f)
{
		/* 等待串口输入数据 */
		while (!USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_RXNE));
 
		return (int)USART_ReceiveData(USARTx);
}

2、为什么要串口重定向？

因为单片机编程条件下没有现成的从串口发送出数据的函数，因为单片机是硬件，不同的单片机有不同的寄存器配置方法将数据从串口发送出去。所以我们要对其中的某些部分进行重写，把正在使用的单片机的串口输出的代码和printf融合在一起。

总所周知，printf其实底层也是调用了fputc来一个一个char进行输出的，所以我们要重写这个程序，这样printf调用fputc的时候，fputc就会执行我们写在里面的程序一个一个char的从单片机串口输出了。