USART — 串口轮询收发与 printf 重定向（HAL 库）

固件库: PY32F0xx_Firmware V1.5.0
芯片: PY32F030
源文件: PUYA/PY32F0xx_Firmware_V1.5.0/Projects/PY32F030-STK/Example/USART/USART_HyperTerminal_Polling/Src/main.c
串口重定向: Drivers/BSP/PY32F030xx_Start_Kit/py32f030xx_Start_Kit.c（_write / __io_putchar）

功能简介

USART（通用同步异步收发器）即常说的“串口”，是 MCU 与电脑/模块通信、打印调试信息最常用的通道。本示例做两件事：

轮询收发：串口先发送欢迎语，再用 HAL_UART_Receive 阻塞等待接收 12 字节，收到后原样回显，最后发结束语、点亮 LED。
printf 重定向（本库特色）：BSP 里已实现 _write / __io_putchar，把 C 库 printf 重定向到 USART2，于是在 ADC 等示例里能直接 printf("adc:%u\r\n", val) 打印。

任务要求的 “UART_Printf（printf 重定向）”在 PUYA 固件里不是独立示例，而是由 BSP_USART_Config() + _write 统一提供。下面先讲官方轮询示例，再专门讲 printf 重定向怎么用。

硬件准备

USB 转串口模块（CH340 / CP2102 等）
接线：开发板 PA2(TX) → 模块 RX，PA3(RX) → 模块 TX，共地
电脑端串口助手（SSCOM / XCOM / PuTTY），波特率 115200-8-N-1

完整代码（官方轮询示例）

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#include "main.h"

#define COUNTOF(__BUFFER__)     (sizeof(__BUFFER__) / sizeof(*(__BUFFER__)))
#define TXSTARTMESSAGESIZE      (COUNTOF(aTxStartMessage) - 1)
#define TXENDMESSAGESIZE        (COUNTOF(aTxEndMessage) - 1)

UART_HandleTypeDef UartHandle;
uint8_t aTxStartMessage[] = "\r\n UART Hyperterminal communication based on Polling\r\n Enter 12 characters using keyboard :\r\n";
uint8_t aTxEndMessage[]   = "\r\n Example Finished\r\n";
uint8_t aRxBuffer[12]      = {0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};

int main(void)
{
  HAL_Init();
  BSP_LED_Init(LED_GREEN);

  /* 串口参数：USART2，115200，8 位，1 停止位，无校验，无流控，收发全开 */
  UartHandle.Instance           = USART2;
  UartHandle.Init.BaudRate      = 115200;
  UartHandle.Init.WordLength    = UART_WORDLENGTH_8B;
  UartHandle.Init.StopBits      = UART_STOPBITS_1;
  UartHandle.Init.Parity        = UART_PARITY_NONE;
  UartHandle.Init.HwFlowCtl     = UART_HWCONTROL_NONE;
  UartHandle.Init.Mode          = UART_MODE_TX_RX;
  UartHandle.Init.OverSampling  = UART_OVERSAMPLING_16;
  UartHandle.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
  HAL_UART_Init(&UartHandle);

  /* 1) 发送欢迎语 */
  if (HAL_UART_Transmit(&UartHandle, aTxStartMessage, TXSTARTMESSAGESIZE, 5000) != HAL_OK)
    APP_ErrorHandler();

  /* 2) 阻塞接收 12 字节（串口助手输入 12 个字符） */
  if (HAL_UART_Receive(&UartHandle, aRxBuffer, 12, 5000) != HAL_OK)
    APP_ErrorHandler();

  /* 3) 把收到的 12 字节原样回显 */
  if (HAL_UART_Transmit(&UartHandle, aRxBuffer, 12, 5000) != HAL_OK)
    APP_ErrorHandler();

  /* 4) 发送结束语 */
  if (HAL_UART_Transmit(&UartHandle, aTxEndMessage, TXENDMESSAGESIZE, 5000) != HAL_OK)
    APP_ErrorHandler();

  BSP_LED_On(LED_GREEN);   /* 成功：绿灯常亮 */
  while (1) {}
}

printf 重定向（重点）

py32f030xx_Start_Kit.c 中已实现如下重定向，使得任意示例调用 DEBUG_USART_Config() 后即可使用 printf：

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/* printf 最终调用到这里，把每个字符从 USART2 发出 */
int __io_putchar(int ch)
{
  /* 阻塞等待发送数据寄存器空，再写 1 字节 */
  while (!(DEBUG_USART->ISR & USART_ISR_TXE));
  DEBUG_USART->TDR = (ch & 0xFF);
  return ch;
}

/* C 库 write 系统调用：把整个缓冲区逐个字符送出 */
int _write(int file, char *ptr, int len)
{
  int i;
  for (i = 0; i < len; i++)
  {
    __io_putchar(*ptr++);
  }
  return len;
}

使用步骤

在 main() 里调用 DEBUG_USART_Config();（它内部配置 PA2/PA3 为 USART2、115200-8-N-1 并使能时钟）。
工程需勾选 Use MicroLIB（Keil）或链接 libc（GCC/iar），否则 _write 不生效。
之后即可：
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printf("系统启动 ok，温度=%d℃\r\n", temp);
注意：重定向版是阻塞发送，仅适合调试打印；高吞吐场景请用 HAL_UART_Transmit_DMA 或中断。

代码分段讲解

波特率与时钟：USART2 挂在 APB1，时钟来自 HSI/PLL；波特率 115200 需系统时钟足够且分频匹配，否则乱码。
轮询发送 HAL_UART_Transmit：内部等 TXE 标志直到整帧发完或超时，简单但占用 CPU。
轮询接收 HAL_UART_Receive：阻塞直到收满指定长度或超时；若串口助手发的字节数不足，会一直等（超时 5000ms 后报错）。
重定向原理：C 库的 printf → fputc/_write → __io_putchar → 写 USART 的 TDR，从而形成“打印即串口输出”。

实验现象

串口助手收到欢迎语，提示输入 12 个字符；
输入 12 个字符后，开发板原样回显，再发“Example Finished”，绿灯常亮。

常见问题

串口助手全是乱码？
- 波特率必须与代码一致（115200）；系统时钟（HSI/PLL）设置要匹配库里 DEBUG_USART 的时钟来源。
- 确认 printf 工程勾选了 MicroLIB / 正确链接 libc。
printf 没输出？
- 忘记调用 DEBUG_USART_Config()；或引脚不是 PA2/PA3（被改过需同步改 BSP）。
- 确认 HAL_UART_MODULE_ENABLED 宏已开（否则 printf 重定向分支被编译掉）。
HAL_UART_Receive 卡住？
- 它要收满 12 字节才返回；串口助手发的字符数不够或没勾选“发送新行”都会超时。教学建议先固定长度，或用中断/不定长（见 USART_HyperTerminal_IT）。
TX/RX 接反？
- 必须交叉：板 TX → 模块 RX，板 RX → 模块 TX，并共地。

小结

串口配置三要素：波特率、数据格式（8-N-1）、时钟来源。
轮询收发最简单但阻塞 CPU；正式项目用中断/DMA。
通过 _write/__io_putchar 重定向 printf，是最高效的调试打印手段。

拓展应用

用 printf 打印变量/状态，做在线调试，替代单步。
升级为 HAL_UART_Transmit_IT/DMA 做高吞吐日志或命令解析。
接收中断 + 环形缓冲实现“串口命令行”（解析 AT 指令等）。
双 USART：一个接调试、一个接 WiFi/BLE 模块。

PUYA USART — 串口轮询收发与 printf 重定向（HAL 库）

PUYA PY32F0xx_Firmware V1.5.0 USART 串口轮询收发（USART_HyperTerminal_Polling）与 printf 重定向示例教学

USART — 串口轮询收发与 printf 重定向（HAL 库）

功能简介

硬件准备

完整代码（官方轮询示例）

printf 重定向（重点）

使用步骤

代码分段讲解

实验现象

常见问题

小结

拓展应用