STM327的8个串口的FIFO驱动该如何去实现呢

30.2 硬件设计

STM32H743XIH6最多可以支持8个独立的串口。其中串口4和串口5和SDIO的GPIO是共用的，也就是说，如果要用到SD卡，那么串口4和串口5将不能使用。串口7和SPI3共用，串口8和RGB硬件接口共用。串口功能可以分配到不同的GPIO。我们常用的引脚分配如下：
串口USART1 TX = PA9， RX = PA10
串口USART2 TX = PA2， RX = PA3
串口USART3 TX = PB10， RX = PB11
串口UART4 TX = PC10， RX = PC11 （和SDIO共用）
串口UART5 TX = PC12， RX = PD2 （和SDIO共用）
串口USART6 TX = PG14， RX = PC7
串口UART7 TX = PB4， RX = PB3 （和SPI1/3共用）
串口UART8 TX = PJ8， RX =PJ9 （和RGB硬件接口共用）
STM32-V7开发板使用了4个串口设备。

• 串口1用于RS232接口，很多例子的pritnf结果就是输出到串口1
  
• 串口2用于GPS
  
• 串口3用于RS485接口
  
• 串口6 用于TTL串口插座，板子上有GPRS插座和串口WIFI插座。
  
  

下面是RS232的原理图：





关于232的PHY芯片SP3232E要注意以下几个问题：

• SP3232E的作用是TTL电平转RS232电平。
  
• 电阻R130的作用是避免CPU复位期间，TX为高阻时串口线上出现异常数据。
  
• 检测SP3232E的好坏可以采用回环的方式，即短接T1OUT和R1IN，对应到DB9插座上就是短接引脚2和引脚3。
  
  

通过这种方式，可以在应用程序中通过串口发送几个字符，查看是否可以正确接收来判断232 PHY芯片是否有问题。

• 由于这里是TTL转RS232，如果电脑端自带DB9串口，可以找根交叉线直接接上。如果电脑端没有，就需要用RS232转USB的串口线。这里要注意是RS232转USB，不是TTL转USB。像我们用的CH340就是RS232转USB芯片。
  
• 检测串口线的好坏跟板子上的232 PHY一样，将电脑端的串口助手打开，串口线接到电脑端并短接串口线的2脚和3脚，然后使用串口助手进行自收发测试即可。
  
  

30.3 串口FIFO驱动设计

30.3.1 串口FIFO框架

为了方便大家理解，先来看下串口FIFO的实现框图：





第1阶段，初始化：

• 通过函数bsp_InitUart初始化串口结构体，串口硬件参数。
  
  

第2阶段，串口中断服务程序：

• 接收中断是一直开启的。
  
• 做了发送空中断和发送完成中断的消息处理。
  
  

第3阶段，串口数据的收发：

• 串口发送函数会开启发送空中断。
  
• 串口接收中断接收到函数后，可以使用函数comGetChar获取数据。
  
  

30.3.2 串口FIFO之相关的变量定义

串口驱动的核心文件为：bsp_uart_fifo.c, bsp_uart_fifo.h。
这里面包括有串口硬件的配置函数、中断处理函数，以及串口的读写接口函数。还有ptinft函数的实现。
每个串口都有2个FIFO缓冲区，一个是用于发送数据的TX_FIFO，一个用于保存接收数据的RX_FIFO。
我们来看下这个FIFO的定义，在bsp_uart_fifo.h文件。
/* 定义串口波特率和FIFO缓冲区大小，分为发送缓冲区和接收缓冲区, 支持全双工 */
#if UART1_FIFO_EN == 1
#define UART1_BAUD 115200
#define UART1_TX_BUF_SIZE 1*1024
#define UART1_RX_BUF_SIZE 1*1024
#endif

/* 串口设备结构体 */
typedef struct
{
USART_TypeDef *uart; /* STM32内部串口设备指针 */
uint8_t *pTxBuf; /* 发送缓冲区 */
uint8_t *pRxBuf; /* 接收缓冲区 */
uint16_t usTxBufSize; /* 发送缓冲区大小 */
uint16_t usRxBufSize; /* 接收缓冲区大小 */
__IO uint16_t usTxWrite; /* 发送缓冲区写指针 */
__IO uint16_t usTxRead; /* 发送缓冲区读指针 */
__IO uint16_t usTxCount; /* 等待发送的数据个数 */

__IO uint16_t usRxWrite; /* 接收缓冲区写指针 */
__IO uint16_t usRxRead; /* 接收缓冲区读指针 */
__IO uint16_t usRxCount; /* 还未读取的新数据个数 */

void (*SendBefor)(void); /* 开始发送之前的回调函数指针（主要用于RS485切换到发送模式） */
void (*SendOver)(void); /* 发送完毕的回调函数指针（主要用于RS485将发送模式切换为接收模式） */
void (*ReciveNew)(uint8_t _byte); /* 串口收到数据的回调函数指针 */
uint8_t Sending; /* 正在发送中 */
}UART_T;
bsp_uart_fifo.c文件定义变量。我们以串口1为例，其他的串口都是一样的代码。


/* 定义每个串口结构体变量 */
#if UART1_FIFO_EN == 1
static UART_T g_tUart1;
static uint8_t g_TxBuf1[UART1_TX_BUF_SIZE]; /* 发送缓冲区 */
static uint8_t g_RxBuf1[UART1_RX_BUF_SIZE]; /* 接收缓冲区 */
#endif
关于FIFO的机制，我们在按键FIFO驱动已经做过详细的介绍，这个地方就不赘述了。每个串口有两个FIFO缓冲区，每个FIFO对应一个写指针和一个读指针。这个结构中还有三个回调函数。回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用为调用它所指向的函数时，我们就说这是回调函数。


30.3.3 串口FIFO初始化
串口的初始化代码如下；


/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: bsp_InitUart
* 功能说明: 初始化串口硬件，并对全局变量赋初值.
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_InitUart(void)
{

UartVarInit(); /* 必须先初始化全局变量,再配置硬件 */

InitHardUart(); /* 配置串口的硬件参数(波特率等) */

RS485_InitTXE(); /* 配置RS485芯片的发送使能硬件，配置为推挽输出 */
}



下面将初始化代码实现的功能依次为大家做个说明。


函数UartVarInit
这个函数实现的功能比较好理解，主要是串口设备结构体变量的初始化，代码如下：


/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: UartVarInit
* 功能说明: 初始化串口相关的变量
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void UartVarInit(void)
{
#if UART1_FIFO_EN == 1
g_tUart1.uart = USART1; /* STM32 串口设备 */
g_tUart1.pTxBuf = g_TxBuf1; /* 发送缓冲区指针 */
g_tUart1.pRxBuf = g_RxBuf1; /* 接收缓冲区指针 */
g_tUart1.usTxBufSize = UART1_TX_BUF_SIZE; /* 发送缓冲区大小 */
g_tUart1.usRxBufSize = UART1_RX_BUF_SIZE; /* 接收缓冲区大小 */
g_tUart1.usTxWrite = 0; /* 发送FIFO写索引 */
g_tUart1.usTxRead = 0; /* 发送FIFO读索引 */
g_tUart1.usRxWrite = 0; /* 接收FIFO写索引 */
g_tUart1.usRxRead = 0; /* 接收FIFO读索引 */
g_tUart1.usRxCount = 0; /* 接收到的新数据个数 */
g_tUart1.usTxCount = 0; /* 待发送的数据个数 */
g_tUart1.SendBefor = 0; /* 发送数据前的回调函数 */
g_tUart1.SendOver = 0; /* 发送完毕后的回调函数 */
g_tUart1.ReciveNew = 0; /* 接收到新数据后的回调函数 */
g_tUart1.Sending = 0; /* 正在发送中标志 */
#endif
/* 串口2-8的初始化省略未写 */
}
函数InitHardUart
此函数主要用于串口的GPIO，中断和相关参数的配置。


1. /* 串口1的GPIO PA9, PA10 RS323 DB9接口 */
2. #define USART1_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE()
3.
4. #define USART1_TX_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
5. #define USART1_TX_GPIO_PORT GPIOA
6. #define USART1_TX_PIN GPIO_PIN_9
7. #define USART1_TX_AF GPIO_AF7_USART1
8.
9. #define USART1_RX_GPIO_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
10. #define USART1_RX_GPIO_PORT GPIOA
11. #define USART1_RX_PIN GPIO_PIN_10
12. #define USART1_RX_AF GPIO_AF7_USART1
13.
14. /* 串口2-8的引脚和时钟宏定义未写 */
15.
16. /*
17. ******************************************************************************************************
18. * 函 数 名: InitHardUart
19. * 功能说明: 配置串口的硬件参数（波特率，数据位，停止位，起始位，校验位，中断使能）适合于STM32-H7开
20. * 发板
21. * 形 参: 无
22. * 返 回 值: 无
23. ******************************************************************************************************
24. */
25. static void InitHardUart(void)
26. {
27. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
28. RCC_PeriphCLKInitTypeDef RCC_PeriphClkInit;
29.
30. /*
31. 下面这个配置可以注释掉，预留下来是为了方便以后选择其它时钟使用
32. 默认情况下，USART1和USART6选择的PCLK2，时钟100MHz。
33. USART2，USART3，UART4，UART5，UART6，UART7和UART8选择的时钟是PLCK1，时钟100MHz。
34. */
35. RCC_PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART16;
36. RCC_PeriphClkInit.Usart16ClockSelection = RCC_USART16CLKSOURCE_D2PCLK2;
37. HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&RCC_PeriphClkInit);
38.
39. #if UART1_FIFO_EN == 1 /* 串口1 */
40. /* 使能 GPIO TX/RX 时钟 */
41. USART1_TX_GPIO_CLK_ENABLE();
42. USART1_RX_GPIO_CLK_ENABLE();
43.
44. /* 使能 USARTx 时钟 */
45. USART1_CLK_ENABLE();
46.
47. /* 配置TX引脚 */
48. GPIO_InitStruct.Pin = USART1_TX_PIN;
49. GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
50. GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
51. GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
52. GPIO_InitStruct.Alternate = USART1_TX_AF;
53. HAL_GPIO_Init(USART1_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
54.
55. /* 配置RX引脚 */
56. GPIO_InitStruct.Pin = USART1_RX_PIN;
57. GPIO_InitStruct.Alternate = USART1_RX_AF;
58. HAL_GPIO_Init(USART1_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
59.
60. /* 配置NVIC the NVIC for UART */
61. HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 1);
62. HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
63.
64. /* 配置波特率、奇偶校验 */
65. bsp_SetUartParam(USART1, UART1_BAUD, UART_PARITY_NONE, UART_MODE_TX_RX);
66.
67. SET_BIT(USART1->ICR, USART_ICR_TCCF); /* 清除TC发送完成标志 */
68. SET_BIT(USART1->RQR, USART_RQR_RXFRQ); /* 清除RXNE接收标志 */
69. // USART_CR1_PEIE | USART_CR1_RXNEIE
70. SET_BIT(USART1->CR1, USART_CR1_RXNEIE); /* 使能PE. RX接受中断 */
71. #endif
72. /* 串口2-8的初始化省略未写 */
73. }
第2-12行，以宏定义的方式设置串口1-8的GPIO时钟、引脚和串口时钟，方便修改。
第35-37行，这里的配置可以注释掉，预留下来仅仅是为了方便以后选择其它时钟使用。默认情况下，USART1和USART6选择的PCLK2，时钟100MHz。USART2，USART3，UART4，UART5，UART6，UART7和UART8选择的时钟是PLCK1，时钟100MHz。
第61-62行，配置串口中断优先级并使能串口中断，用户可以根据实际工程修改优先级大小。
第65行，配置串口的基本参数，具体配置在函数里面有注释。
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: bsp_SetUartParam
* 功能说明: 配置串口的硬件参数（波特率，数据位，停止位，起始位，校验位，中断使能）适合于STM32- H7开发板
* 形 参: Instance USART_TypeDef类型结构体
* BaudRate 波特率
* Parity 校验类型，奇校验或者偶校验
* Mode 发送和接收模式使能
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void bsp_SetUartParam(USART_TypeDef *Instance, uint32_t BaudRate, uint32_t Parity, uint32_t Mode)
{
UART_HandleTypeDef UartHandle;

/*##-1- 配置串口硬件参数 ######################################*/
/* 异步串口模式 (UART Mode) */
/* 配置如下:
- 字长 = 8 位
- 停止位 = 1 个停止位
- 校验 = 参数Parity
- 波特率 = 参数BaudRate
- 硬件流控制关闭 (RTS and CTS signals) */

UartHandle.Instance = Instance;

UartHandle.Init.BaudRate = BaudRate;
UartHandle.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
UartHandle.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
UartHandle.Init.Parity = Parity;
UartHandle.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
UartHandle.Init.Mode = Mode;
UartHandle.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
UartHandle.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
UartHandle.Init.Prescaler = UART_PRESCALER_DIV1;
UartHandle.Init.FIFOMode = UART_FIFOMODE_DISABLE;
UartHandle.Init.TXFIFOThreshold = UART_TXFIFO_THRESHOLD_1_8;
UartHandle.Init.RXFIFOThreshold = UART_RXFIFO_THRESHOLD_1_8;
UartHandle.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;

if (HAL_UART_Init(&UartHandle) != HAL_OK)
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
}
函数RS485_InitTXE
此函数主要用于485 PHY芯片的发送使能，直接配置引脚为推挽输出模式即可使用。具体代码如下：


/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: RS485_InitTXE
* 功能说明: 配置RS485发送使能口线 TXE
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void RS485_InitTXE(void)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init;

/* 打开GPIO时钟 */
RS485_TXEN_GPIO_CLK_ENABLE();

/* 配置引脚为推挽输出 */
gpio_init.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */
gpio_init.Pull = GPIO_NOPULL; /* 上下拉电阻不使能 */
gpio_init.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; /* GPIO速度等级 */
gpio_init.Pin = RS485_TXEN_PIN;
HAL_GPIO_Init(RS485_TXEN_GPIO_PORT, &gpio_init);
}


30.3.4 串口中断服务程序工作流程

串口中断服务程序是最核心的部分，主要实现如下三个功能

• 收到新的数据后，会将数据压入RX_FIFO。
  
• 检测到发送缓冲区空后，会从TX_FIFO中取下一个数据并发送。
  
• 如果是RS485半双工串口，发送前会设置一个GPIO=1控制RS485收发器进入发送状态，当最后一个字节的最后一个bit传送完毕后，设置这个GPIO=0让RS485收发器进入接收状态。
  
  

下面我们分析一下串口中断处理的完整过程。
当产生串口中断后，CPU会查找中断向量表，获得中断服务程序的入口地址。入口函数为USART1_IRQHandler，这个函数在启动文件startup_stm32h743xx.s汇编代码中已经有实现。我们在c代码中需要重写一个同样名字的函数就可以重载它。如果不重载，启动文件中缺省的中断服务程序就是一个死循环，等于 while(1);
我们将串口中断服务程序放在bsp_uart_fifo.c文件，没有放到 stm32h7xx_it.c。当应用不需要串口功能时，直接从工程中删除bsp_uart_fifo.c接口，不必再去整理stm32h7xx_it.c这个文件。下面展示的代码是8个串口的中断服务程序：

#if UART1_FIFO_EN == 1
void USART1_IRQHandler(void)
{
UartIRQ(&g_tUart1);
}
#endif

#if UART2_FIFO_EN == 1
void USART2_IRQHandler(void)
{
UartIRQ(&g_tUart2);
}
#endif

#if UART3_FIFO_EN == 1
void USART3_IRQHandler(void)
{
UartIRQ(&g_tUart3);
}
#endif

#if UART4_FIFO_EN == 1
void UART4_IRQHandler(void)
{
UartIRQ(&g_tUart4);
}
#endif

#if UART5_FIFO_EN == 1
void UART5_IRQHandler(void)
{
UartIRQ(&g_tUart5);
}
#endif

#if UART6_FIFO_EN == 1
void USART6_IRQHandler(void)
{
UartIRQ(&g_tUart6);
}
#endif

#if UART7_FIFO_EN == 1
void UART7_IRQHandler(void)
{
UartIRQ(&g_tUart7);
}
#endif

#if UART8_FIFO_EN == 1
void UART8_IRQHandler(void)
{
UartIRQ(&g_tUart8);
}
#endif
大家可以看到，这8个中断服务程序都调用了同一个处理函数UartIRQ。我们只需要调通一个串口FIFO驱动，那么其他的串口驱动也就都通了。
下面，我们来看看UartIRQ函数的实现代码。

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: UartIRQ
* 功能说明: 供中断服务程序调用，通用串口中断处理函数
* 形 参: _pUart : 串口设备
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void UartIRQ(UART_T *_pUart)
{
uint32_t isrflags = READ_REG(_pUart->uart->ISR);
uint32_t cr1its = READ_REG(_pUart->uart->CR1);
uint32_t cr3its = READ_REG(_pUart->uart->CR3);

/* 处理接收中断 */
if ((isrflags & USART_ISR_RXNE) != RESET)
{
/* 从串口接收数据寄存器读取数据存放到接收FIFO */
uint8_t ch;

ch = READ_REG(_pUart->uart->RDR); /* 读串口接收数据寄存器 */
_pUart->pRxBuf[_pUart->usRxWrite] = ch; /* 填入串口接收FIFO */
if (++_pUart->usRxWrite >= _pUart->usRxBufSize) /* 接收FIFO的写指针+1 */
{
_pUart->usRxWrite = 0;
}
if (_pUart->usRxCount < _pUart->usRxBufSize) /* 统计未处理的字节个数 */
{
_pUart->usRxCount++;
}

/* 回调函数,通知应用程序收到新数据,一般是发送1个消息或者设置一个标记 */
//if (_pUart->usRxWrite == _pUart->usRxRead)
//if (_pUart->usRxCount == 1)
{
if (_pUart->ReciveNew)
{
_pUart->ReciveNew(ch); /* 比如，交给MODBUS解码程序处理字节流 */
}
}
}

/* 处理发送缓冲区空中断 */
if ( ((isrflags & USART_ISR_TXE) != RESET) && (cr1its & USART_CR1_TXEIE) != RESET)
{
//if (_pUart->usTxRead == _pUart->usTxWrite)
if (_pUart->usTxCount == 0) /* 发送缓冲区已无数据可取 */
{
/* 发送缓冲区的数据已取完时， 禁止发送缓冲区空中断 （注意：此时最后1个数据还未真正发送完毕）*/
//USART_ITConfig(_pUart->uart, USART_IT_TXE, DISABLE);
CLEAR_BIT(_pUart->uart->CR1, USART_CR1_TXEIE);

/* 使能数据发送完毕中断 */
//USART_ITConfig(_pUart->uart, USART_IT_TC, ENABLE);
SET_BIT(_pUart->uart->CR1, USART_CR1_TCIE);
}
Else /*　还有数据等待发送 */
{
_pUart->Sending = 1;

/* 从发送FIFO取1个字节写入串口发送数据寄存器 */
//USART_SendData(_pUart->uart, _pUart->pTxBuf[_pUart->usTxRead]);
_pUart->uart->TDR = _pUart->pTxBuf[_pUart->usTxRead];
if (++_pUart->usTxRead >= _pUart->usTxBufSize)
{
_pUart->usTxRead = 0;
}
_pUart->usTxCount--;
}

}
/* 数据bit位全部发送完毕的中断 */
if (((isrflags & USART_ISR_TC) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TCIE) != RESET))
{
//if (_pUart->usTxRead == _pUart->usTxWrite)
if (_pUart->usTxCount == 0)
{
/* 如果发送FIFO的数据全部发送完毕，禁止数据发送完毕中断 */
//USART_ITConfig(_pUart->uart, USART_IT_TC, DISABLE);
CLEAR_BIT(_pUart->uart->CR1, USART_CR1_TCIE);

/* 回调函数, 一般用来处理RS485通信，将RS485芯片设置为接收模式，避免抢占总线 */
if (_pUart->SendOver)
{
_pUart->SendOver();
}

_pUart->Sending = 0;
}
else
{
/* 正常情况下，不会进入此分支 */

/* 如果发送FIFO的数据还未完毕，则从发送FIFO取1个数据写入发送数据寄存器 */
//USART_SendData(_pUart->uart, _pUart->pTxBuf[_pUart->usTxRead]);
_pUart->uart->TDR = _pUart->pTxBuf[_pUart->usTxRead];
if (++_pUart->usTxRead >= _pUart->usTxBufSize)
{
_pUart->usTxRead = 0;
}
_pUart->usTxCount--;
}
}

/* 清除中断标志 */
SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_PEF);
SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_FEF);
SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_NEF);
SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_OREF);
SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_IDLEF);
SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_TCF);
SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_LBDF);
SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_CTSF);
SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_CMF);
SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_WUF);
SET_BIT(_pUart->uart->ICR, UART_CLEAR_TXFECF);
}
中断服务程序的处理主要分为两部分，接收数据的处理和发送数据的处理，详情看程序注释即可，已经比较详细，下面重点把思路说一下。

• 接收数据处理
  
  

接收数据的处理是判断ISR寄存器的USART_ISR_RXNE标志是否置位，如果置位表示RDR接收寄存器已经存入数据。然后将数据读入到接收FIFO空间。
特别注意里面的ReciveNew处理，这个在Modbus协议里面要用到。

• 发送数据处理
  
  

发送数据主要是发送空中断TEX和发送完成中断TC的处理，当TXE=1时，只是表示发送数据寄存器为空了，此时可以填充下一个准备发送的数据了。当为TDR发送寄存器赋值后，硬件启动发送，等所有的bit传送完毕后，TC标志设置为1。如果是RS232全双工通信，可以只用TXE标志控制发送过程。如果是RS485半双工通信，就需要利用TC标志了，因为在最后一个bit传送完毕后，需要设置RS485收发器进入到接收状态。
30.3.5 串口数据发送

串口数据的发送主要涉及到下面三个函数：

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: comSendBuf
* 功能说明: 向串口发送一组数据。数据放到发送缓冲区后立即返回，由中断服务程序在后台完成发送
* 形 参: _ucPort: 端口号(COM1 - COM8)
* _ucaBuf: 待发送的数据缓冲区
* _usLen : 数据长度
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void comSendBuf(COM_PORT_E _ucPort, uint8_t *_ucaBuf, uint16_t _usLen)
{
UART_T *pUart;

pUart = ComToUart(_ucPort);
if (pUart == 0)
{
return;
}

if (pUart->SendBefor != 0)
{
pUart->SendBefor(); /* 如果是RS485通信，可以在这个函数中将RS485设置为发送模式 */
}

UartSend(pUart, _ucaBuf, _usLen);
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: comSendChar
* 功能说明: 向串口发送1个字节。数据放到发送缓冲区后立即返回，由中断服务程序在后台完成发送
* 形 参: _ucPort: 端口号(COM1 - COM8)
* _ucByte: 待发送的数据
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void comSendChar(COM_PORT_E _ucPort, uint8_t _ucByte)
{
comSendBuf(_ucPort, &_ucByte, 1);
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: UartSend
* 功能说明: 填写数据到UART发送缓冲区,并启动发送中断。中断处理函数发送完毕后，自动关闭发送中断
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void UartSend(UART_T *_pUart, uint8_t *_ucaBuf, uint16_t _usLen)
{
uint16_t i;

for (i = 0; i < _usLen; i++)
{
/* 如果发送缓冲区已经满了，则等待缓冲区空 */
while (1)
{
__IO uint16_t usCount;

DISABLE_INT();
usCount = _pUart->usTxCount;
ENABLE_INT();

if (usCount < _pUart->usTxBufSize)
{
break;
}
else if(usCount == _pUart->usTxBufSize)/* 数据已填满缓冲区 */
{
if((_pUart->uart->CR1 & USART_CR1_TXEIE) == 0)
{
SET_BIT(_pUart->uart->CR1, USART_CR1_TXEIE);
}
}
}

/* 将新数据填入发送缓冲区 */
_pUart->pTxBuf[_pUart->usTxWrite] = _ucaBuf ;

DISABLE_INT();
if (++_pUart->usTxWrite >= _pUart->usTxBufSize)
{
_pUart->usTxWrite = 0;
}
_pUart->usTxCount++;
ENABLE_INT();
}

SET_BIT(_pUart->uart->CR1, USART_CR1_TXEIE); /* 使能发送中断（缓冲区空） */
}
函数comSendChar是发送一个字节，通过调用函数comSendBuf实现，而函数comSendBuf又是通过调用函数UartSend实现，这个函数是重点。
函数UartSend的作用就是把要发送的数据填到发送缓冲区里面，并使能发送空中断。

• 如果要发送的数据没有超过发送缓冲区大小，实现起来还比较容易，直接把数据填到FIFO里面，并使能发送空中断即可。
  
• 如果超过了FIFO大小，就需要等待有空间可用，针对这种情况有个重要的知识点，就是当缓冲刚刚填满的时候要判断发送空中断是否开启了，如果填满了还没有开启，就会卡死在while循环中，所以多了一个刚填满时的判断，填满了还没有开启发送空中断，要开启下。
  
  

注意：由于函数UartSend做了static作用域限制，仅可在bsp_uart_fifo.c文件中调用。函数comSendChar和comSendBuf是供用户调用的。

函数comSendBuf中调用了一个函数pUart = ComToUart(_ucPort)，这个函数是将整数的COM端口号转换为UART结构体指针。

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: ComToUart
* 功能说明: 将COM端口号转换为UART指针
* 形 参: _ucPort: 端口号(COM1 - COM8)
* 返 回 值: uart指针
*********************************************************************************************************
*/
UART_T *ComToUart(COM_PORT_E _ucPort)
{
if (_ucPort == COM1)
{
#if UART1_FIFO_EN == 1
return &g_tUart1;
#else
return 0;
#endif
}
else if (_ucPort == COM2)
{
#if UART2_FIFO_EN == 1
return &g_tUart2;
#else
return 0;
#endif
}
else if (_ucPort == COM3)
{
#if UART3_FIFO_EN == 1
return &g_tUart3;
#else
return 0;
#endif
}
else if (_ucPort == COM4)
{
#if UART4_FIFO_EN == 1
return &g_tUart4;
#else
return 0;
#endif
}
else if (_ucPort == COM5)
{
#if UART5_FIFO_EN == 1
return &g_tUart5;
#else
return 0;
#endif
}
else if (_ucPort == COM6)
{
#if UART6_FIFO_EN == 1
return &g_tUart6;
#else
return 0;
#endif
}
else if (_ucPort == COM7)
{
#if UART7_FIFO_EN == 1
return &g_tUart7;
#else
return 0;
#endif
}
else if (_ucPort == COM8)
{
#if UART8_FIFO_EN == 1
return &g_tUart8;
#else
return 0;
#endif
}
else
{
Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
return 0;
}
}
30.3.6 串口数据接收

下面我们再来看看接收的函数：

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: comGetChar
* 功能说明: 从接收缓冲区读取1字节，非阻塞。无论有无数据均立即返回。
* 形 参: _ucPort: 端口号(COM1 - COM8)
* _pByte: 接收到的数据存放在这个地址
* 返 回 值: 0 表示无数据, 1 表示读取到有效字节
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t comGetChar(COM_PORT_E _ucPort, uint8_t *_pByte)
{
UART_T *pUart;

pUart = ComToUart(_ucPort);
if (pUart == 0)
{
return 0;
}

return UartGetChar(pUart, _pByte);
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: UartGetChar
* 功能说明: 从串口接收缓冲区读取1字节数据 （用于主程序调用）
* 形 参: _pUart : 串口设备
* _pByte : 存放读取数据的指针
* 返 回 值: 0 表示无数据 1表示读取到数据
*********************************************************************************************************
*/
static uint8_t UartGetChar(UART_T *_pUart, uint8_t *_pByte)
{
uint16_t usCount;

/* usRxWrite 变量在中断函数中被改写，主程序读取该变量时，必须进行临界区保护 */
DISABLE_INT();
usCount = _pUart->usRxCount;
ENABLE_INT();

/* 如果读和写索引相同，则返回0 */
//if (_pUart->usRxRead == usRxWrite)
if (usCount == 0) /* 已经没有数据 */
{
return 0;
}
else
{
*_pByte = _pUart->pRxBuf[_pUart->usRxRead]; /* 从串口接收FIFO取1个数据 */

/* 改写FIFO读索引 */
DISABLE_INT();
if (++_pUart->usRxRead >= _pUart->usRxBufSize)
{
_pUart->usRxRead = 0;
}
_pUart->usRxCount--;
ENABLE_INT();
return 1;
}
}
函数comGetChar是专门供用户调用的，用于从接收FIFO中读取1个数据。具体代码的实现也比较好理解，主要是接收FIFO的空间调整。
注意：由于函数UartGetChar做了static作用域限制，仅可在bsp_uart_fifo.c文件中调用。
30.3.7 串口printf实现

printf函数是标准c库函数。最原来的意思是打印输出到显示器。在单片机，我们常用它来打印调试信息到串口，通过计算机上运行的串口软件来监视程序的运行状态。
为什么要用printf函数，而不用串口发送的函数。因为printf函数的形参功能很强大，它支持各种数值转换。比如将整数、浮点数转换为字符串，支持整数左对齐、右对齐显示等。
我们设计的很多裸机例子都是用printf函数输出运行结果的。因为如果加上显示屏驱动后，会将程序搞的很复杂，显示部分的代码量超过了例程本身要演示的核心功能代码。用串口做输出，移植很方便，现在很少有不带串口的单片机。
实现printf输出到串口，只需要在工程中添加两个函数：

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: fputc
* 功能说明: 重定义putc函数，这样可以使用printf函数从串口1打印输出
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
#if 1 /* 将需要printf的字符通过串口中断FIFO发送出去，printf函数会立即返回 */
comSendChar(COM1, ch);

return ch;
#else /* 采用阻塞方式发送每个字符,等待数据发送完毕 */
/* 写一个字节到USART1 */
USART1->TDR = ch;

/* 等待发送结束 */
while((USART1->ISR & USART_ISR_TC) == 0)
{}

return ch;
#endif
}

/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: fgetc
* 功能说明: 重定义getc函数，这样可以使用getchar函数从串口1输入数据
* 形 参: 无
* 返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
int fgetc(FILE *f)
{

#if 1 /* 从串口接收FIFO中取1个数据, 只有取到数据才返回 */
uint8_t ucData;

while(comGetChar(COM1, &ucData) == 0);

return ucData;
#else
/* 等待接收到数据 */
while((USART1->ISR & USART_ISR_RXNE) == 0)
{}

return (int)USART1->RDR;
#endif
}
printf函数是非阻塞的，执行后会立即返回，串口中断服务程序会陆续将数据发送出去。
30.4 串口FIFO板级支持包（bsp_uart_fifo.c）

串口驱动文件bsp_uart_fifo.c主要实现了如下几个API供用户调用：

• bsp_InitUart
  
• comSendBuf
  
• comSendChar
  
• comGetChar
  
  

30.4.1 函数bsp_InitUart

函数原型：
void bsp_InitUart(void)函数描述：
此函数主要用于串口的初始化，使用所有其它API之前，务必优先调用此函数。
使用举例：
串口的初始化函数在bsp.c文件的bsp_Init函数里面调用。
30.4.2 函数comSendBuf

函数原型：
void comSendBuf(COM_PORT_E _ucPort, uint8_t *_ucaBuf, uint16_t _usLen);函数描述：
此函数用于向串口发送一组数据，非阻塞方式，数据放到发送缓冲区后立即返回，由中断服务程序在后台完成发送。
函数参数：

• 第1个参数_ucPort是端口号，范围COM1 - COM8。
  
• 第2个参数_ucaBuf是待发送的数据缓冲区地址。
  
• 第3个参数_usLen是要发送数据的字节数。
  
  

注意事项：

• 此函数的解读在本章30.3.5小节。
  
• 发送的数据最好不要超过bsp_uart_fifo.h文件中定义的发送缓冲区大小，从而实现最优的工作方式。因为超过后需要在发送函数等待有发送空间可用。
  
  

使用举例：
调用此函数前，务必优先调用函数bsp_InitUart进行初始化。
const char buf1[] = "接收到串口命令1rn";comSendBuf(COM1, (uint8_t *)buf1, strlen(buf1));30.4.3 函数comSendChar

函数原型：
void comSendChar(COM_PORT_E _ucPort, uint8_t _ucByte);函数描述：
此函数用于向串口发送1个字节，非阻塞方式，数据放到发送缓冲区后立即返回，由中断服务程序在后台完成发送。此函数是通过调用函数comSendBuf实现的。
函数参数：

• 第1个参数_ucPort是端口号，范围COM1 - COM8。
  
• 第2个参数_ucByte是待发送的数据。
  
  

注意事项：

• 此函数的解读在本章30.3.2小节。
  
  

使用举例：
调用此函数前，务必优先调用函数bsp_InitUart进行初始化。比如通过串口1发送一个字符c：
comSendChar(COM1, 'c')。
30.4.4 函数comGetChar

函数原型：
uint8_t comGetChar(COM_PORT_E _ucPort, uint8_t *_pByte)函数描述：
此函数用于从接收缓冲区读取1字节，非阻塞。无论有无数据均立即返回。
函数参数：

• 第1个参数_ucPort是端口号，范围COM1 - COM8。
  
• 第2个参数_pByte用于存放接收到的数据。
  
• 返回值，返回0表示无数据, 1 表示读取到有效字节。
  
  

注意事项：

• 此函数的解读在本章30.3.6小节。
  
  

使用举例：
调用此函数前，务必优先调用函数bsp_InitUart进行初始化。
比如从串口1读取一个字符就是：comGetChar(COM1, &read)。
30.5 串口FIFO驱动移植和使用

串口FIFO移植步骤如下：

• 第1步：复制bsp_uart_fifo.h和bsp_uart_fifo.c到自己的工程目录，并添加到工程里面。
  
• 第2步：根据自己要使用的串口和收发缓冲大小，修改下面的宏定义即可。
  
• #define UART1_FIFO_EN 1
  
• #define UART2_FIFO_EN 0
  
• #define UART3_FIFO_EN 0
  
• #define UART4_FIFO_EN 0
  
• #define UART5_FIFO_EN 0
  
• #define UART6_FIFO_EN 0
  
• #define UART7_FIFO_EN 0
  
• #define UART8_FIFO_EN 0
  
• 
  
• /* 定义串口波特率和FIFO缓冲区大小，分为发送缓冲区和接收缓冲区, 支持全双工 */
  
• #if UART1_FIFO_EN == 1
  
• #define UART1_BAUD 115200
  
• #define UART1_TX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #define UART1_RX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #endif
  
• 
  
• #if UART2_FIFO_EN == 1
  
• #define UART2_BAUD 9600
  
• #define UART2_TX_BUF_SIZE 10
  
• #define UART2_RX_BUF_SIZE 2*1024
  
• #endif
  
• 
  
• #if UART3_FIFO_EN == 1
  
• #define UART3_BAUD 9600
  
• #define UART3_TX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #define UART3_RX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #endif
  
• 
  
• #if UART4_FIFO_EN == 1
  
• #define UART4_BAUD 115200
  
• #define UART4_TX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #define UART4_RX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #endif
  
• 
  
• #if UART5_FIFO_EN == 1
  
• #define UART5_BAUD 115200
  
• #define UART5_TX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #define UART5_RX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #endif
  
• 
  
• #if UART6_FIFO_EN == 1
  
• #define UART6_BAUD 115200
  
• #define UART6_TX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #define UART6_RX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #endif
  
• 
  
• #if UART7_FIFO_EN == 1
  
• #define UART7_BAUD 115200
  
• #define UART7_TX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #define UART7_RX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #endif
  
• 
  
• #if UART8_FIFO_EN == 1
  
• #define UART8_BAUD 115200
  
• #define UART8_TX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #define UART8_RX_BUF_SIZE 1*1024
  
• #endif
  
• 第3步：这几个驱动文件主要用到HAL库的GPIO和串口驱动文件，简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。
  
• 第4步，应用方法看本章节配套例子即可。