HAL库中对串口中断执行流程的分解

我们使用轮询方式接收计算机端发送过来的数据，但是这种方式需要一直在循环语句中查询是否有数据发送过来，这种方式效率非常低。

为了提高处理器的执行效率，我们使用中断方式接收计算机端发送过来的数据，当计算机端有数据发送过来时，会触发STM32的串口中断，并执行中断回调函数。

在这种方式中，不用反复去查询串口是否接收到数据，所以效率非常高，实时性也更好。

HAL库的中断接收函数和中断发送函数分别为HAL_UART_Receive_IT和HAL_UART_Transmit_IT。下面我们对常用的中断方式接收函数HAL_UART_Receive_IT进行重点介绍。

HAL_UART_Receive_IT函数的原型如下

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

它的三个参数分别为串口句柄，接收到的数据存储的目标地址和接收多少个字节的数据。

打开函数HAL_UART_Receive_IT，可以看到它的定义如图8-24所示。

图8-24 函数HAL_UART_Receive_IT内容示意图

可以看到，函数HAL_UART_Receive_IT并没有实际进行数据接收，而只是对串口句柄huart的接收信息进行初始化和使能相关中断，这些使能中断的最后一个即为使能串口接收中断。

由于函数HAL_UART_Receive_IT本质上是对串口的中断进行使能，所以和设置系统时钟一起放置于main函数的系统初始化代码中，而不是放在while循环中反复查询、执行。

为了便于对比，图8-25给出了轮询方式接收函数的定义。

图8-25 轮询方式接收函数HAL_UART_Receive定义示意图

由轮询方式接收函数的定义可以看到，函数HAL_UART_Receive是确实在接收数据并保存到参数pData指向的存储单元中。这点和中断方式接收函数完全不同，读者千万不要被函数名迷惑了。

那中断方式是如何接收数据的呢？下面我们来介绍中断方式接收数据的步骤。

(1)使能接收中断。

(2)接收到数据后触发接收数据中断，此时程序按以下步骤执行。

①到中断向量表中找到USART1的中断入口，如图8-26所示。

图8-26 USART1中断函数入口

②执行中断函数USART1_IRQHandler，在该中断函数中调用HAL库的USART1中断函数，如图8-27所示。

图8-27 USART的中断函数的内容

注意，该函数需要用户自己实现，如果用户使用CubeMX生成工程，则工程会自动在输出文件stm32f4xx_it.c中生成该函数。

③执行HAL库的中断函数HAL_UART_IRQHandler。在该函数中先判断是否存在接收错误，如果不存在，则执行函数UART_Receive_IT()，如图8-28所示。

图8-28 函数HAL_UART_IRQHandler定义示意图

④执行接收完成中断函数UART_Receive_IT()，如图8-29所示。

图8-29 函数UART_Receive_IT()定义示意图

由图可见，在该函数中首先判断字长是9位还是8位，如果是8位，则根据是否使能奇偶校验使用如下语句读取数据(见图8-29中的①):

if (huart- >Init.Parity == UART_PARITY_NONE)  /* 如果没有使能奇偶校验，数据位为8位 */


     {


        *huart- >pRxBuffPtr++ = (uint8_t)(huart- >Instance- >DR & (uint8_t)0x00FF);


     }


     else  /* 如果使能了奇偶校验，数据位为7位 */


     {


       *huart- >pRxBuffPtr++ = (uint8_t)(huart- >Instance- >DR & (uint8_t)0x007F);


     }

在上述程序段中，程序首先将接收到的数据保存到句柄huart的接收区缓冲指针pRxBuffPtr指向的存储单元中，然后指针pRxBuffPtr的值加1，指向下一个存储单元。

所以，在中断方式接收中，数据的接收在中断函数中完成。

读到一个数据后，huart的接收计数变量RxXferCount的值减1，并判断减到0了没有，如果减到0了，说明数据已经接收完成，关闭串口中断，如图8-30中的②所示，接着执行接收完成中断回调函数HAL_UART_RxCpltCallback，如图8-30中的③所示。

⑤执行回调函数HAL_UART_RxCpltCallback。由于在步骤④中执行函数UART_Receive_IT时已经关闭了串口的接收中断，所以如果要继续采用中断方式接收数据，则需要在回调函数中再次调用函数HAL_UART_Receive_IT使能串口中断。