利用STM32 HAL库实现USART串口通信，并通过printf重定向输出“Hello World“

  一、开发环境

硬件：正点原子探索者 V3 STM32F407 开发板

单片机：STM32F407ZGT6

Keil版本：5.32

STM32CubeMX版本：6.9.2

STM32Cube MCU Packges版本：STM32F4 V1.27.1

上一篇使用STM32F407的HAL库只需1行代码实现USART1串口打印“Hello World！”，而平时都是用printf打印的，现在每次都要调用HAL_UART_Transmit(）函数，比较麻烦，怎么解决呢？采用fputc调用HAL_UART_Transmit实现printf重定向的，它有三个好处。

对HAL_UART_Transmit实现printf重定向的三个主要好处包括：

1. 提高代码效率和可读性：
   重定向printf到HAL_UART_Transmit允许开发者使用熟悉的printf函数格式来发送数据到USART，而无需每次调用底层UART传输函数。这不仅减少了代码量，还提高了代码的可读性和可维护性。开发者可以专注于业务逻辑的实现，而无需过多关注底层通信细节。

2. 简化调试过程：
   在嵌入式系统开发中，调试是一个必不可少的环节。通过重定向printf，开发者可以直接将调试信息通过USART发送到PC端的串口监视工具中，实时查看程序的运行状态和变量值。这极大地简化了调试过程，提高了开发效率。

3. 增强灵活性和扩展性：
   虽然HAL_UART_Transmit提供了基本的UART通信功能，但使用printf重定向可以进一步扩展其用途。printf函数支持丰富的格式化输出选项，可以方便地输出各种数据类型，并以特定的格式呈现。此外，开发者还可以结合其他库函数或自定义函数，实现更复杂的串口通信需求，如发送自定义协议包或解析接收到的数据。

综上所述，对HAL_UART_Transmit实现printf重定向可以带来代码效率和可读性的提升、调试过程的简化以及灵活性和扩展性的增强等好处。

 下面我将详细解释利用STM32 HAL库实现USART1串口通信，并通过printf重定向输出"Hello World"的STM32CubeMX配置步骤和程序。

 二、配置STM32CubeMX

1. 启动STM32CubeMX，新建STM32CubeMX项目：​
2. 选择MCU：在软件中选择你的STM32型号-STM32F407ZGT6。​

3. 选择时钟源：

4. 配置时钟：
5. ​使能Debug功能：Serial Wire
6. ​HAL库时基选择：SysTick
7. USART1配置：选择异步模式。    
8. 配置工程参数：在Project标签页中，配置项目名称和位置，选择工具链MDK-ARM。​ 9.生成代码：在Code Generator标签页中，配置工程外设文件与HAL库，勾选头文件.c和.h文件分开，然后点击Project > Generate Code生成代码。 

三、代码实现与部署

1.  main.c增加代码：main.c的第1行添加printf的头文件#include，在 while（1）里增加2行代码。​​​​​  ​

   /* USER CODE BEGIN Header */
   #include
   /**
     ******************************************************************************
     * @file           : main.c
     * @brief          : Main program body
     ******************************************************************************
     * @attention
     *
     * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
     * All rights reserved.
     *
     * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
     * in the root directory of this software component.
     * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
     *
     ******************************************************************************
     */
   /* USER CODE END Header */
   

   //HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)"Hello World!\r\n", 16, 10);// 使用HAL_UART_Transmit函数直接发送"Hello World!\r\n"字符串到USART1
   // 重定向后的printf函数发送"Hello World!\r\n"字符串到USART,
   //printf函数内部会调用自定义的重定向函数（例如fputc），该函数会使用HAL_UART_Transmit发送数据	
    
   printf("Hello World!\r\n");
   HAL_Delay(1000);
   

2.  usart.c增加代码：usart.c的第1行添加头文件#include，在末尾用户代码区增加如下代码。printf调用“fputc()”，该函数会使用HAL_UART_Transmit发送数据。

   /* USER CODE BEGIN 1 */
   struct __FILE
   {
       int a;
   };
   FILE __stdout;
   /*****************************************************
   *function: 写字符文件函数
   *param1: 输出的字符
   *param2: 文件指针
   *return: 输出字符的 ASCII 码
   ******************************************************/
   int fputc(int ch, FILE *f)
   {
   	HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&ch, 1, 10);
   	return ch;
   }
   /* USER CODE END 1 */
   

3. 连接USART1：用USB转TTL工具连接当前硬件USART1的PA9、PA10，GND。​
4. 打开串口助手：​
5. 编译代码：Keil编译生成的代码。

6. 烧录程序：将编译好的程序用ST-LINK烧录到STM32微控制器中。

四、运行结果

观察结果：一旦程序烧录完成并运行，串口助手每隔一秒打印“Hello World！”。如果一切正常，恭喜你，你现在已经会“Hello World！”了！​​

​五、注意事项

1.确保你的开发环境和工具链已经正确安装和配置。

2.如果没有打印“Hello World！”，按一下复位键，检查连接和电源是否正确，注意根据你所用的硬件来接线，不要接错线了。