0.基础工程（cubeide串口调试，printf实现，延时函数）

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外部时钟源CLOCK(RCC)

设置外部时钟源

High Speed Clock即为HSE（高速时钟源），一般为接外部晶振为主，因此选择Crystal/Ceramic Resonator（使用晶振/外部陶瓷振荡器）来使用外部晶振。
Low Speed Clock（低速时钟源），若无特殊需求，不用打开。
然后设置时钟频率

设置输入时钟源频率

此图片频率84为方便讲解设置，实际还是按使用频84MHZ来设置！

①：Input frequency：输入晶振频率，在这个选项中可根据单片机的外部晶振来填写晶振频率，下面的蓝色范围为可接受频率范围。这边按8MHZ来配。
②：PLL source Mux：PLL时钟源选择器，选择HSE高速时钟源即可。
③：PLL 分频系数 M 配置。由于我们需要系统时钟设为168MHZ，因此需要通过PLL分频来把8MHZ的晶振时钟转换为系统时钟。
④：主 PLL 倍频系数 N 配置。倍频系数 N（自动配频会自动计算）
⑤：主 PLL 分频系数 P 配置。分频系数 P（自动配频会自动计算）
⑥：系统时钟时钟源选择，选择PLLCLK，系统时钟就会和PLL同步为168MHZ
⑦，⑧：SYSCLK系统时钟，引脚的工作频率都由它分频来配置。
系统时钟分频得到的总线时钟：AHB（Advanced High performance Bus，高级高性能总线，用于高性能模块CPU、DMA、DSP之间的连接）、APB1、APB2、APB3和APB总线时钟（Advanced Peripheral Bus，高性能外围总线，用于低带宽的周边外设之间的连接，例如UART）以及Systick时钟的最终来源都是系统时钟SYSCLK。

系统时钟SYS与DEBUG设置

UART串口设置

cubeide设置

在“Mode”一栏中，将“Mode”改为“Asychoronous”异步模式，其他选项不用改动。
可以看到下方会出现串口的详细配置目录，这边选择不改动，使用默认的：
115200HZ波特率，8字符长度，奇偶位None，停止位为1.

接着点击“NVIC Setting”对串口中断进行配置，打开USART1的中断开关。

并在“NVIC”总中断控制界面将串口中断的优先度设为“3，3”。

软件设置

在main函数中打开串口中断接收

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)g_rx_buffer, 1); //打开串口中断接收

接收缓冲区定义

/* 串口1，调试串口 ------------------------------------------------------------*/
/* 接收缓冲, */
uint8_t g_usart_rx_buf[USART_REC_LEN]= {0};
uint8_t cp_g_usart_rx_buf[USART_REC_LEN]= {0};uint16_t g_usart_rx_sta = 0;uint8_t g_rx_buffer[RXBUFFERSIZE];                  /* HAL库使用的串口接收缓冲 */

设置中断服务函数

void USART1_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */uint32_t timeout = 0;uint32_t maxDelay = 0x1FFFF;protocol_data_recv(g_rx_buffer, 1);/* USER CODE END USART1_IRQn 0 */HAL_UART_IRQHandler(&huart1);/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */timeout = 0;while (HAL_UART_GetState(&huart1) != HAL_UART_STATE_READY) /* 等待就绪 */{timeout++;                              /* 超时处理 */if(timeout > maxDelay){break;}}timeout=0;while (HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)g_rx_buffer, RXBUFFERSIZE) != HAL_OK){timeout++;                              /* 超时处理 */if (timeout > maxDelay){break;}}//__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_RXNE);/* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

设置串口接收中断回调函数

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{if(huart->Instance == USART1)             /* 接收未完 */{if((g_usart_rx_sta & 0x8000) == 0)      /* 接收到了0x0d */{if(g_usart_rx_sta & 0x4000)         /* 接收到了0x0d */{if(g_rx_buffer[0] != 0x0a){g_usart_rx_sta = 0;          /* 接收错误,重新 */}else{g_usart_rx_sta |= 0x8000;   /* 接收完成 */}}else{                                /* 还没收到0X0D */if(g_rx_buffer[0] == 0x0d){g_usart_rx_sta |= 0x4000;}else{cp_g_usart_rx_buf[g_usart_rx_sta & 0X3FFF] = g_rx_buffer[0] ;g_usart_rx_sta++;if(g_usart_rx_sta > (USART_REC_LEN - 1)){g_usart_rx_sta = 0;      /* 接收数据错误,重新 */}}}}if (g_usart_rx_sta & 0x8000) {memcpy(g_usart_rx_buf, cp_g_usart_rx_buf, USART_REC_LEN);memset(cp_g_usart_rx_buf, 0, USART_REC_LEN);g_usart_rx_sta = 0;}}
}

串口接收到的数据将存放在g_usart_rx_buf中

一些发送函数实现

/*****************  串口1 **********************/
/*****************  发送字符 **********************/
void Usart_SendByte(uint8_t str)
{HAL_UART_Transmit(&huart1, &str, 1, 1000);}/*****************  发送字符串 **********************/
void Usart_SendString(uint8_t *str)
{unsigned int k=0;do{HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)(str + k) ,1,1000);k++;} while(*(str + k)!='\0');
}

HAL库中串口接收与发送操作函数

/* IO operation functions *******************************************************/
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_DMA(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAPause(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAResume(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_DMAStop(UART_HandleTypeDef *huart);
/* Transfer Abort functions */
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Abort(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_AbortTransmit(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_AbortReceive(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Abort_IT(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_AbortTransmit_IT(UART_HandleTypeDef *huart);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_AbortReceive_IT(UART_HandleTypeDef *huart);void HAL_UART_IRQHandler(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_TxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_RxHalfCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_AbortCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_AbortTransmitCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);
void HAL_UART_AbortReceiveCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

这些函数是用于串行通信中的UART（通用异步收发器）操作的函数。
HAL_UART_Transmit: 用于通过UART发送数据。它接收UART句柄指针 huart，数据缓冲区指针 pData，数据长度 Size 和超时时间 Timeout。
HAL_UART_Receive: 用于通过UART接收数据。它接收UART句柄指针 huart，数据缓冲区指针 pData，数据长度 Size 和超时时间 Timeout。
HAL_UART_Transmit_IT: 用于以中断方式通过UART发送数据。与 HAL_UART_Transmit 类似，但不会阻塞主程序的执行。
HAL_UART_Receive_IT: 用于以中断方式通过UART接收数据。与 HAL_UART_Receive 类似，但不会阻塞主程序的执行。
HAL_UART_Transmit_DMA: 用于通过DMA（直接存储器访问）方式通过UART发送数据。这种方法可以实现高效的数据传输，减少CPU的负载。
HAL_UART_Receive_DMA: 用于通过DMA方式通过UART接收数据。与 HAL_UART_Transmit_DMA 类似，但用于接收数据。
HAL_UART_DMAPause: 暂停通过DMA方式传输数据。
HAL_UART_DMAResume: 恢复通过DMA方式传输数据。
HAL_UART_DMAStop: 停止通过DMA方式传输数据。
HAL_UART_Abort: 中止UART通信，停止传输并释放相关资源。
HAL_UART_AbortTransmit: 中止UART发送操作。
HAL_UART_AbortReceive: 中止UART接收操作。
HAL_UART_Abort_IT: 以中断方式中止UART通信。
HAL_UART_AbortTransmit_IT: 以中断方式中止UART发送操作。
HAL_UART_AbortReceive_IT: 以中断方式中止UART接收操作。
上述函数提供了灵活的UART数据传输和操作控制功能，适用于各种应用场景。通过这些函数，可以发送和接收数据，使用不同的传输方式（阻塞、中断、DMA），以及中止或暂停数据传输。此外，还提供了一些回调函数，以便在特定事件发生时进行处理，如传输完成、接收完成、错误处理等。

printf函数的重定义

注释syscalls.c中的_write函数

在usart.c中重新实现设个函数

__attribute__((weak)) int _write(int file, char *ptr, int len)
{if(HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)ptr,len,0xffff) != HAL_OK){Error_Handler();}return len;
}

延时函数

sys_tick.c

/** sys_tick.c**  Created on: May 31, 2023*      Author: 黎*/
#include "main.h"
#include "sys_tick.h"/*
Systick功能实现us延时，参数SYSCLK为系统时钟
*/
uint32_t fac_us;void HAL_Delay_us_init(uint16_t SYSCLK)
{fac_us=SYSCLK;
}void HAL_Delay_us(uint32_t nus)
{uint32_t ticks;uint32_t told,tnow,tcnt=0;uint32_t reload=SysTick->LOAD;ticks=nus*fac_us;told=SysTick->VAL;while(1){tnow=SysTick->VAL;if(tnow!=told){if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;else tcnt+=reload-tnow+told;told=tnow;if(tcnt>=ticks)break;}};
}
void HAL_Delay_ms(uint32_t nus)
{uint32_t ticks;uint32_t told,tnow,tcnt=0;uint32_t reload=SysTick->LOAD;ticks=nus * fac_us * 1000;told=SysTick->VAL;while(1){tnow=SysTick->VAL;if(tnow!=told){if(tnow<told)tcnt+=told-tnow;else tcnt+=reload-tnow+told;told=tnow;if(tcnt>=ticks)break;}};
}

sys_tick.h

/** sys_tick.h**  Created on: May 31, 2023*      Author: 黎*/#ifndef SYS_TICK_H_
#define SYS_TICK_H_#include "main.h"#define delay_us    HAL_Delay_us
#define delay_ms    HAL_Delay_msvoid HAL_Delay_ms(uint32_t nus);
void HAL_Delay_us_init(uint16_t SYSCLK);
void HAL_Delay_us(uint32_t nus);
#endif /* SYS_TICK_H_ */

代码分析

上面的代码是一个用于延时的函数实现，使用了系统的SysTick定时器。
首先，代码定义了一个全局变量fac_us，用于存储每微秒的时钟周期数。
然后，代码包含了两个函数HAL_Delay_us_init和HAL_Delay_us，用于初始化和实现微秒级延时。
HAL_Delay_us_init函数用于初始化延时函数，接受一个参数SYSCLK，表示系统时钟频率。在函数中，将系统时钟频率赋值给fac_us变量。
HAL_Delay_us函数用于实现微秒级延时，接受一个参数nus，表示要延时的微秒数。在函数中，首先计算需要延时的时钟周期数ticks，然后通过循环进行延时。在每次循环中，获取当前的SysTick值，并判断是否发生了溢出。根据当前值和上一次的值计算经过的时钟周期数tcnt，如果经过的时钟周期数达到了目标延时的时钟周期数ticks，则结束延时。
此外，代码还包含了一个HAL_Delay_ms函数，用于实现毫秒级延时，原理与HAL_Delay_us函数类似，只是延时的单位是毫秒。
综上所述，这段代码通过使用SysTick定时器实现了微秒级和毫秒级的延时功能。