STM32 CubeMX 安装与使用入门（三）printf重定向，UART串口配置及GPIO按键中断

PV:

简介

这部分内容介绍如何使用CubeMx配置UART串口查询式发送，和GPIO中断式按键控制。在这部分结束后，最后会介绍如何重定向printf到串口。

硬件准备

笔者使用正点原子战舰V3开发板，使用任何主控是STM32的硬件设备并且带有GPIO控制的LED和按键，就可以，硬件上没有什么限制。开发板上自带usb转串口，用开发板链接数据线到电脑。

软件准备

  • STM32CubeMx
  • Keil MDK，IAR或类似的编译环境

实际操作部分

需求分析

使用GPIO中断的方式扫描按键来控制LED的亮灭，并通过UART1向电脑发送信息。

上手操作

打开CubeMx，选择ACCESS TO SELECTOR


刚安装好第一次点击会进入一个加载页面，他是链接官网更新芯片库的，如果加载时间过长，也可以关闭加载页面，也能直接进入我们下一步要操作的页面


在右上方选择你的硬件装置搭载的芯片，然后在左下方选择你要用的芯片并双击进入下一个页面。

可以通过界面发现，CubeMx工程的配置步骤非常清晰，从左到右分别为引脚与外设配置，时钟树配置，工程相关配置。从上到下也是系统核心功能到外设的配置。最右方的区域用图形化的方式配置相关的引脚。

1.第一步需要配置时钟源，我在这里选用外部晶振作为外部时钟源。左侧选择后，右侧会自动选择外部时钟源要用的引脚

2.根据原理图找到相应的外设所在的引脚，这里我使用UART1和LED1，KEY1，KEY2

3.在引脚页面中配置相关引脚

上图配置GPIO相关，注意我这里配置的是外部中断下降沿触发，不同的硬件是不一样的，要留意自己的硬件应该是什么触发方式

上图配置USART串口相关，波特率选择115200，8位数据1位停止。

3.因为使用了中断，需要配置NVIC的中断优先级

NVIC全称

Nested vectored interrupt controller

即嵌套向量中断控制器，用来决定中断的优先级。

NVIC在 ARM Conrtex-M 内核中，用一个 8 位的寄存器来配置，总共可以配置256级中断，但是 ST 公司在生产 STM32 的时候，发现一个小小的单片机根本用不了这么多，纯属浪费，所以将该寄存器的低 4 位全部置0，只使用高 4 位来配置，这样一来 STM32 就只有16级中断啦。

  • 配置优先级分组

    这里优先级分组设置为2位抢占优先级2位子优先级
    两个外部中断引脚抢占优先级分别设置为1和2

4.引脚配置完了，接下来配置时钟树

时钟频率，f103zet6最高为72Mhz，通过配置，最后使APB外设的时钟频率达到最高就可以了

5.配置工程相关

有两个地方要注意，生成工程的路径不能有中文，生成的IDE版本要正确，我这里选择的是MDK5.

6.配置完这些步骤后就可以点击GENERATE CODE生成工程了

7.打开工程

  • 串口部分代码
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/* USER CODE BEGIN 2 */

uint8_t recv_buf[100];
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
		//接收12个字节的数据，不超时
    if(HAL_OK == HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t*)recv_buf, 12, 0xFFFF))
    {
      //将接收到的数据发送
      HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)recv_buf, 12, 0xFFFF);
	}
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

接收什么内容再原路返回

  • 按键外部中断部分代码
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void EXTI3_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI3_IRQn 0 */

  /* USER CODE END EXTI3_IRQn 0 */
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_3);
  /* USER CODE BEGIN EXTI3_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI3_IRQn 1 */
}

/**
  * @brief This function handles EXTI line4 interrupt.
  */
void EXTI4_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI4_IRQn 0 */

  /* USER CODE END EXTI4_IRQn 0 */
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_4);
  /* USER CODE BEGIN EXTI4_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI4_IRQn 1 */
}

如上图，在stm32f1xx_it.c中两个外部中断调用的同一个中断函数？
不要担心，我们找到这个函数的定义处

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void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* EXTI line interrupt detected */
  if (__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != 0x00u)
  {
    __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);
    HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);
  }
}

/**
  * @brief  EXTI line detection callbacks.
  * @param  GPIO_Pin: Specifies the pins connected EXTI line
  * @retval None
  */
__weak void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(GPIO_Pin);
  /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
           the HAL_GPIO_EXTI_Callback could be implemented in the user file
   */
}

发现它使用的是一个用_weak定义的回调函数，这意味这，这个函数我们可以重新编写，完成自己想要的功能

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void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
	/* 判断哪个引脚触发了中断 */
	switch(GPIO_Pin)
	{
		case GPIO_PIN_3:
			/* 处理GPIO3发生的中断 */
			//点亮LED
			HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin,GPIO_PIN_SET);
			break;
		case GPIO_PIN_4:
			/* 处理GPIO4发生的中断 */
			//熄灭LED
			HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port,LED1_Pin,GPIO_PIN_RESET);
			break;
		default:
			break;
	}
}

在main.c中，我重新定义了这个函数，完成可以控制LED灯亮灭的功能。

8.下载代码观察现象，发现可以实现我们想要的功能：）

9.基本功能已经实现，接下来进行后续工作

实现printf函数重定向至串口

笔者查看了很多博客，最终发现了一种比较好的方式进行重定向

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#include "stdarg.h"	 	 
#include "stdio.h"	 	 
#include "string.h"

首先在usart.c中引入这些库

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/* USER CODE BEGIN 1 */
void u1_printf(char* fmt,...)  
{  
	uint16_t i; 
	uint16_t j;
	va_list ap; 
	va_start(ap,fmt);
	vsprintf((char*)USART1_TX_BUF,fmt,ap);
	va_end(ap);
	i=strlen((const char*)USART1_TX_BUF);		//此次发送数据的长度
	
	for(j=0;j<i;j++)							//循环发送数据
	{
		while((USART1->SR&0X40)==0);			//循环发送,直到发送完毕   
		USART1->DR=USART1_TX_BUF[j];  
	} 
	
}
/* USER CODE END 1 */

在usart.c中添加函数如上

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/* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
		//接收12个字节的数据，不超时
    if(HAL_OK == HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t*)recv_buf, 12, 0xFFFF))
    {
      //将接收到的数据发送
		u1_printf("your massege is :%s",recv_buf);
	}
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

将main.c中的代码改成这个形式，编译并下载代码到硬件中进行验证

可以实现想要的功能，这个函数名可以改成任意你想要的名字就行，叫u1_printf,printf都可以，甚至多个uart模块定义多个printf。
如u1_printf,u2_printf,u3_printf.

总结

  • 这部分内容实现了使用CubeMx配置中断优先级和串口，同时介绍了如何重定义printf到串口，这个之后能用到的地方很多，用于和各种模块通信。
  • 下一部分介绍如何使用CubeMx配置定时器相关功能，包括使用定时器输出PWM波，使用定时器中断，使用定时器完成输入捕获，敬请关注！

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