如何使用STM32 NUCLEO的串口

正如我们在前面有关ST新的开发板的教程看到的，STM32 NUCLEO板集成了ST-LINK V2.1接口。ST-LINK的设计主要是通过MINI-USB接口对目标MCU进行编程。而且，它至少提供了另一种非常有用的功能：虚拟串口。当你安装完ST-LINK的驱动后，在硬件设备列表中就会出现新的设备：ST-LINK虚拟串口。

如果使用的是Linux的PC或Mac，你会在/ dev目录中发现一个新的终端设备。一般情况下，该设备会以类似于tty.usbmodemXXXX被命名，如下所示：

串口在大多数情况下是有用的，这有两个原因：如果你想要调试你的固件的打印信息（对于ARM架构不是绝对必要的，因为我们也可以使用ARM半主控），或者如果你想要在NUCLEO板和PC之间交换指令和消息（或许，你正在使用创建中的专用的应用程序）。

在这篇文章中我将演示如何正确地配置和使用STM32 NUCLEO板集成的虚拟串口。但是，我们开始编写代码之前，先来看看硬件，这可能是真正有用的。 ST提供STM32 NUCLEO板的全部硬件项目（该板的设计使用Altium Designer的CAD，电子工业中使用的专业的CAD工具，但你不需要有一个如此昂贵的软件来使用您的NUCLEO板）。我采用的是NUCLEO - F401RE型号，但它应该是很容易重新安排指令以便正确使用你的具体的NUCLEO板。

一、引脚

像STM32复杂而灵活的MCU都提供复用功能的的I / O。这意味着，在我们可以用一个外围设备（如我们的例子中的USART）之前，需要配置和相应引脚的相关外设。查看STM32CubeMX工具，我们发现，STM32F401RETx处理器有3个不同的USART：USART1，USART2和USART6。

现在我们来看一看NUCLEO板的原理图。正如我们在下图看到的，USART_TX和USART_RX端口连接到PA2和PA3引脚。也就是说，NUCLEO被配置为使用目标MCU的USART2外设。

到此，我们已经手握需要开始编程所需的硬件相关的所有必要信息。

二、代码

在我们开始配置USART2外设时，我们需要建立一个测试工程。我们将使用GCC ARM Eclipse插件生成一个空项目，正如我在系列关于STM32平台的GCC工具链中的介绍。当您生成测试工程时，可以使用下面的配置参数。

如果你已经按照我以前的GNU Eclipse插件教程，那么你已经知道如何使用插件生成NUCLEO-F4板不正确的时钟配置。我已经展示了如何使用STM32CubeMX工具生成正确的时钟初始化代码。为简单起见，这是你必须把以下代码放入到_initialize_hardware.c文件中。

1. void
   
2. configure_system_clock(void)
   
3. {
   
4.         RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
   
5.         RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;
   
6. 
   
7.         __PWR_CLK_ENABLE();
   
8. 
   
9.         __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2);
   
10. 
    
11.         RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
    
12.         RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
    
13.         RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = 6;
    
14.         RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
    
15.         RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
    
16.         RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 16;
    
17.         RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;
    
18.         RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV4;
    
19.         RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;
    
20.         HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);
    
21. 
    
22.         RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
    
23.         RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
    
24.         RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
    
25.         RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
    
26.         RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
    
27.         HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2);
    
28. }

复制代码

下一步，我们要添加一个配置USART接口的函数。我们定义为MX_USART2_UART_Init，如下所示。

1. UART_HandleTypeDef huart2;
   
2. ...
   
3. void MX_USART2_UART_Init(void)
   
4. {
   
5.         huart2.Instance = USART2;
   
6.         huart2.Init.BaudRate = 115200;
   
7.         huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
   
8.         huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
   
9.         huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
   
10.         huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    
11.         huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
    
12.         HAL_UART_Init(&huart2);
    
13. }

复制代码

该函数非常容易理解，huart2是UART_HandleTypeDef描述符的一个实例。它是用于配置UART外设的结构体。但是，此代码仍不足以使用UART。我们仍需要配置硬件部分，配置正确的引脚和初始化相关UART外设正确的时钟。这项工作由下面的钩子函数完成：

1. ...
   
2. void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* huart)
   
3. {
   
4.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
   
5.   if(huart->Instance==USART2)
   
6.   {
   
7.     __GPIOA_CLK_ENABLE();
   
8.     __USART2_CLK_ENABLE();
   
9. 
   
10.     /**USART2 GPIO Configuration
    
11.     PA2     ------> USART2_TX
    
12.     PA3     ------> USART2_RX
    
13.     */
    
14.     GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3;
    
15.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    
16.     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    
17.     GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_LOW;
    
18.     GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART2;
    
19.     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
20.   }
    
21. }
    
22. ...

复制代码

即使在这个例子里，该代码也是很容易理解的。首先，我们需要初始化PORTA GPIO的外设时钟。接下来，我们需要启用与UART2外设相关的时钟。最后，我们必须正确配置PIN2、PIN3作为UART2 TX和RX UART2。

在这值得一提的一个重要方面是，我们并不需要在初始化部分显式调用该功能。这是一个钩子函数，由我们在函数MX_USART2_UART_Init（）内调用的HAL_UART_Init（）函数自动调用。调用这个初始化函数的正确地方是在_initialize_hardware.c文件的__initialize_hardware（）函数中。

那么现在，我们只需要编写一个简单的main（）函数来测试UART。

1. int main(int argc, char* argv[])
   
2. {
   
3.   char *msg = "Hello Nucleo Fun!\n\r";
   
4. 
   
5.   HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)msg, strlen(msg), 0xFFFF);
   
6.   while(1);
   
7. }

复制代码

main（）函数非常简单：它只是在UART打印输出一条消息和一直挂起。

我们编译整个项目之前，我们需要做另一项最后的操作。默认情况下，Eclipse的GNU-ARM插件禁用未使用的STM32 HAL文件，以加快编译操作。因此，我们需要启用stm32f4xx_hal_uart.c文件的编译。

进入到Project Explorer->system->src->stm32f4-hal ，然后在stm32f4xx_hal_uart.c文件上点击鼠标右键，如下图所示：

点击“属性”，然后转到C / C ++编译和取消选中“从生成排除”，如下图所示。

现在，我们可以编译测试工程，并使用GDB和OpenOCD上传到我们的NUCLEO板。

要想看到在UART的消息，根据使用的操作系统你有几个选项。在Eclipse市场，你会发现一些终端仿真器插件。 TCF是其中之一。对于Windows操作系统另一个选择是使用putty。在Mac和Linux ckermit是一个合适的选择。