GPT对话代码库——HAL库下 USART 的配置及问题（STM32G431CBT6）

2024-07-06 1948阅读

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GPT对话代码库——HAL库下 USART 的配置及问题（STM32G431CBT6）
（图片来源网络，侵删）

1，问：

1，答：

示例代码

正确的HAL库初始化方式

自定义初始化方式（不推荐）

总结

2，问：

2，答：

代码详细解释

初始部分

主初始化部分

初始化调用

FIFO阈值设置和FIFO模式禁用

结尾部分

特定代码的作用

1. huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;

2. huart1.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;

3. huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;

总结

3，问：

3，答：

HAL_UART_MspInit 函数

HAL_UART_MspDeInit 函数

总结

提问模型：GPT-4o-Free

提问时间：2024.07.01

1，问：

为什么一定要在HAL_UART_MspInit中配置GPIO引脚，不能自己创建一个函数吗

1，答：

在STM32 HAL库的框架下，HAL_UART_MspInit函数是专门用于配置UART外设的相关资源的，包括GPIO引脚、时钟和中断。这是一个约定俗成的机制，旨在确保外设的初始化过程清晰、有序且易于维护。虽然你可以创建自己的函数来配置这些资源，但在HAL_UART_MspInit中配置GPIO引脚有几个重要原因：

  1. HAL库的设计规范：

    • HAL库在初始化UART外设时，会自动调用相应的MspInit函数，比如HAL_UART_MspInit。这是库设计的一部分，确保所有外设的初始化步骤都集中管理，不会遗漏任何必要的配置。

  2. 代码的可维护性和一致性：

    • 使用HAL库提供的MspInit函数，可以保持代码的一致性，使得所有外设的初始化过程都遵循同样的模式，方便阅读和维护。
    • 开发团队或后续开发者可以快速理解和修改代码，而不需要查找自定义的初始化函数。

  3. 防止遗漏关键步骤：

    • HAL_UART_MspInit不仅用于配置GPIO引脚，还用于启用时钟、配置中断等。如果在其他地方进行这些配置，可能会遗漏某些步骤，导致外设无法正常工作。

  4. 分离硬件相关配置和业务逻辑：

    • 将硬件相关的配置（如GPIO、时钟、中断）集中在MspInit函数中，可以使业务逻辑与硬件配置分离，增强代码的模块化和可移植性。

  5. 自动调用机制：

    • 当调用HAL_UART_Init时，HAL库会自动调用HAL_UART_MspInit。如果配置散落在其他自定义函数中，这种自动调用机制将失效，必须手动确保所有初始化步骤都已执行，增加了出错的可能性。

示例代码

正确的HAL库初始化方式
void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* huart) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    if(huart->Instance == USART2) {
        __HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE();  // 使能USART2时钟
        __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  // 使能GPIOA时钟
        /**USART2 GPIO Configuration
        PA2     ------> USART2_TX
        PA3     ------> USART2_RX
        */
        GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;
        GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
        GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
        GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
        GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART2;
        HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
        // USART2中断配置（如果需要）
        HAL_NVIC_SetPriority(USART2_IRQn, 0, 0);
        HAL_NVIC_EnableIRQ(USART2_IRQn);
    }
}
自定义初始化方式（不推荐）

虽然你可以创建一个自定义函数，但这不符合HAL库的最佳实践：

void My_UART_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    __HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE();  // 使能USART2时钟
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();  // 使能GPIOA时钟
    /**USART2 GPIO Configuration
    PA2     ------> USART2_TX
    PA3     ------> USART2_RX
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART2;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    // USART2中断配置（如果需要）
    HAL_NVIC_SetPriority(USART2_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(USART2_IRQn);
}
// 然后在初始化UART时手动调用这个函数
void USART2_Init(void) {
    huart2.Instance = USART2;
    huart2.Init.BaudRate = 9600;
    huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
    huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
    My_UART_Init();  // 手动调用自定义的初始化函数
    if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK) {
        // 初始化错误处理
        Error_Handler();
    }
}

总结

虽然你可以自己创建一个函数来配置GPIO引脚，但遵循HAL库的规范使用HAL_UART_MspInit进行配置，可以提高代码的可维护性、一致性和可靠性，避免遗漏重要的配置步骤。这种方法确保了代码的模块化和可读性，尤其在团队开发和长期维护中具有明显的优势。

2，问：

void MX_USART1_UART_Init(void)

{

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */

  /* USER CODE END USART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */

  /* USER CODE END USART1_Init 1 */

  huart1.Instance = USART1;

  huart1.Init.BaudRate = 115200;

  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;

  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

  huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;

  huart1.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;

  huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;

  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

  if (HAL_UARTEx_SetTxFifoThreshold(&huart1, UART_TXFIFO_THRESHOLD_1_8) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

  if (HAL_UARTEx_SetRxFifoThreshold(&huart1, UART_RXFIFO_THRESHOLD_1_8) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

  if (HAL_UARTEx_DisableFifoMode(&huart1) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */

  /* USER CODE END USART1_Init 2 */

}

详细解释这段代码

并且说明这几句的作用

  huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;

  huart1.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;

  huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;

2，答：

这段代码是用来初始化STM32微控制器上的USART1外设的。它使用了HAL库提供的API来配置USART1的各种参数。下面是对这段代码的详细解释，以及对指定几句的作用说明。

代码详细解释

初始部分
void MX_USART1_UART_Init(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 0 */
  /* USER CODE END USART1_Init 0 */
  /* USER CODE BEGIN USART1_Init 1 */
  /* USER CODE END USART1_Init 1 */

这些部分是用户代码的插入点，可以在这些地方添加用户定义的代码，通常用于初始化前的预处理和初始化后的后处理。

主初始化部分
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 115200;
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
  huart1.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;
  huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;

这些代码设置了USART1的各种初始化参数：

  • huart1.Instance = USART1;：指定要初始化的USART外设实例为USART1。
  • huart1.Init.BaudRate = 115200;：设置波特率为115200。
  • huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;：设置数据字长度为8位。
  • huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;：设置停止位为1位。
  • huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;：设置无奇偶校验。
  • huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;：设置工作模式为收发模式。
  • huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;：设置无硬件流控制。
  • huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;：设置过采样为16倍。
  • huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;：禁用单比特采样。
  • huart1.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;：设置时钟预分频器为1。
  • huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;：不初始化高级特性。
    初始化调用
      if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

    调用HAL库的HAL_UART_Init函数来初始化USART1。如果初始化失败，调用Error_Handler处理错误。

    FIFO阈值设置和FIFO模式禁用
      if (HAL_UARTEx_SetTxFifoThreshold(&huart1, UART_TXFIFO_THRESHOLD_1_8) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_UARTEx_SetRxFifoThreshold(&huart1, UART_RXFIFO_THRESHOLD_1_8) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_UARTEx_DisableFifoMode(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

    这些代码进一步配置USART1的FIFO设置：

    • HAL_UARTEx_SetTxFifoThreshold(&huart1, UART_TXFIFO_THRESHOLD_1_8)：设置发送FIFO的阈值为1/8。
    • HAL_UARTEx_SetRxFifoThreshold(&huart1, UART_RXFIFO_THRESHOLD_1_8)：设置接收FIFO的阈值为1/8。
    • HAL_UARTEx_DisableFifoMode(&huart1)：禁用FIFO模式。
      结尾部分
        /* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */
  /* USER CODE END USART1_Init 2 */
}

      这些部分是用户代码的插入点，可以在这些地方添加用户定义的代码，通常用于初始化后的后处理。

      特定代码的作用

      1. huart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;

      这一行代码禁用单比特采样模式。单比特采样模式用于在低速率下减少误码率，通过多次采样决定一个比特的值。禁用它表示系统在正常的单次采样模式下工作。

      2. huart1.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;

      这一行代码设置时钟预分频器为1。这意味着输入时钟直接用于UART，不进行任何分频。预分频器可以用来调整UART时钟以匹配不同的波特率要求。

      3. huart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;

      这一行代码表示不初始化任何高级特性。UART的高级特性可能包括自动波特率检测、数据反转、MSB/LSB优先级选择等。这行代码禁用这些特性，保持UART的基本配置。

      总结

      这段代码配置了STM32的USART1外设，设置了波特率、数据长度、停止位、奇偶校验、工作模式、硬件流控制、过采样率、FIFO设置等参数。通过调用HAL_UART_Init等函数，确保USART1能够按照指定配置正常工作。

      3，问：

      void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)

      {

        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

        RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

        if(uartHandle->Instance==USART1)

        {

        /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */

        /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */

        /** Initializes the peripherals clocks

        */

          PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1;

          PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK2;

          if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)

          {

            Error_Handler();

          }

          /* USART1 clock enable */

          __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

          __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

          /**USART1 GPIO Configuration

          PA9     ------> USART1_TX

          PA10     ------> USART1_RX

          */

          GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;

          GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;

          GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

          GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

          GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;

          HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

          /* USART1 interrupt Init */

          HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);

          HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);

        /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */

        /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */

        }

      }

      void HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)

      {

        if(uartHandle->Instance==USART1)

        {

        /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 0 */

        /* USER CODE END USART1_MspDeInit 0 */

          /* Peripheral clock disable */

          __HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE();

          /**USART1 GPIO Configuration

          PA9     ------> USART1_TX

          PA10     ------> USART1_RX

          */

          HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);

          /* USART1 interrupt Deinit */

          HAL_NVIC_DisableIRQ(USART1_IRQn);

        /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 1 */

        /* USER CODE END USART1_MspDeInit 1 */

        }

      }

      详细解释这段代码

      3，答：

      这段代码包含了两个函数：HAL_UART_MspInit 和 HAL_UART_MspDeInit，分别用于初始化和反初始化USART1的相关硬件资源。这些函数通常在使用HAL库进行外设初始化和反初始化时被自动调用。下面是对这段代码的详细解释。

      HAL_UART_MspInit 函数

      HAL_UART_MspInit函数用于配置USART1的相关硬件资源，包括时钟、GPIO引脚和中断。

      void HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};
  if(uartHandle->Instance==USART1)
  {
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 0 */
  /* USER CODE END USART1_MspInit 0 */
  /** Initializes the peripherals clocks
  */
    PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1;
    PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK2;
    if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }
      • 时钟配置：
        • 设置外设时钟的选择。PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_USART1 表示选择USART1的外设时钟。
        • 设置USART1的时钟源为PCLK2。PeriphClkInit.Usart1ClockSelection = RCC_USART1CLKSOURCE_PCLK2。
        • 调用HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig函数应用时钟配置。如果配置失败，调用Error_Handler处理错误。 
          /* USART1 clock enable */ 
__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
          • 使能USART1时钟：调用__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE函数使能USART1外设的时钟。 
                __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    /**USART1 GPIO Configuration
    PA9     ------> USART1_TX
    PA10     ------> USART1_RX
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
            • 使能GPIOA时钟：调用__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE函数使能GPIOA端口的时钟。
            • 配置GPIO引脚：
              • 设置GPIO引脚9和10为USART1的TX和RX功能。
              • 设置GPIO模式为复用推挽输出（GPIO_MODE_AF_PP）。
              • 设置引脚不上拉（GPIO_NOPULL）。
              • 设置引脚速度为低速（GPIO_SPEED_FREQ_LOW）。
              • 设置引脚的复用功能为USART1（GPIO_AF7_USART1）。
              • 调用HAL_GPIO_Init函数应用GPIO配置。 
                    /* USART1 interrupt Init */
    HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);
                • USART1中断配置：
                  • 设置USART1中断的优先级为0。
                  • 启用USART1中断。 
                      /* USER CODE BEGIN USART1_MspInit 1 */
  /* USER CODE END USART1_MspInit 1 */
  }
}
                    • 用户代码插入点：这些部分是用户代码的插入点，可以在这些地方添加自定义代码，以便在初始化过程中执行额外的操作。

                      HAL_UART_MspDeInit 函数

                      HAL_UART_MspDeInit函数用于反初始化USART1的相关硬件资源，包括时钟、GPIO引脚和中断。

                      void HAL_UART_MspDeInit(UART_HandleTypeDef* uartHandle)
{
  if(uartHandle->Instance==USART1)
  {
  /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 0 */
  /* USER CODE END USART1_MspDeInit 0 */
                      • 条件判断：检查传入的uartHandle实例是否为USART1。 
                            /* Peripheral clock disable */
    __HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE();
                        • 关闭USART1时钟：调用__HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE函数关闭USART1外设的时钟。 
                              /**USART1 GPIO Configuration
    PA9     ------> USART1_TX
    PA10     ------> USART1_RX
    */
    HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10);
                          • 反初始化GPIO引脚：调用HAL_GPIO_DeInit函数反初始化GPIO引脚9和10，将其配置恢复到复位状态。 
                                /* USART1 interrupt Deinit */
    HAL_NVIC_DisableIRQ(USART1_IRQn);
                            • 禁用USART1中断：调用HAL_NVIC_DisableIRQ函数禁用USART1中断。 
                                /* USER CODE BEGIN USART1_MspDeInit 1 */
  /* USER CODE END USART1_MspDeInit 1 */
  }
}
                              • 用户代码插入点：这些部分是用户代码的插入点，可以在这些地方添加自定义代码，以便在反初始化过程中执行额外的操作。

                                总结

                                • HAL_UART_MspInit函数用于初始化USART1的相关硬件资源，包括时钟、GPIO引脚和中断。
                                • HAL_UART_MspDeInit函数用于反初始化USART1的相关硬件资源，将其配置恢复到复位状态。
                                • 使用这些函数可以确保外设的硬件资源在初始化和反初始化过程中得到正确配置和释放，从而保证系统的正常运行和资源管理。
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