【STM32】HAL库中的实现（二）：串口（USART）/看门狗（IWDG/WWDG）/定时器（TIM）

承接上文：【STM32】HAL库中的实现（一）GPIO/SysTick/EXTI
这些模块是实际开发中用到最多的功能，这个系列的文章是帮助你熟悉其 HAL 封装及底层机制。

HAL库中的实现 串口（USART）

配置USART：

配置好后，直接生成工程代码：
stm32f1xx_it.c新增：

/* USER CODE BEGIN 1 */void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{if(GPIO_Pin == PA0_Key_Pin){if( HAL_GPIO_ReadPin( PA0_Key_GPIO_Port, PA0_Key_Pin) ==  GPIO_PIN_RESET){HAL_GPIO_TogglePin( LED_G_GPIO_Port, LED_G_Pin );}}
}void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{U1RxLen = Size;HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(  &huart1 , U1RxData, U1RxDataSize);U1RxFlag = 1;
}/* USER CODE END 1 */

usart.c中配置变量：

/* USER CODE BEGIN 0 */uint8_t 	U1RxData[U1RxDataSize] = {0};
uint16_t  U1RxLen = 0;
uint8_t   U1RxBuf[1] = {0};bool U1RxFlag = 0;
/* USER CODE END 0 */

/* USER CODE BEGIN 1 *///标准库下重定向c库函数printf到串口，并且关闭半主机模式
/*注意此代码我是封装在USART.c模块中*/
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)     
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式    
void _sys_exit(int x) //这里有的版本没有void会导致错误
{ x = x; 
}        
//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE 
{ int handle; 
}; 
FILE __stdout;//重定向fputc函数 
int fputc(int ch, FILE *f)
{      while((USART1->SR&0X40)==0){} //循环发送,直到发送完毕//操作寄存器方式   USART1->DR = (uint8_t) ch;      return ch;
}
#endif/* USER CODE END 1 */

usart.h

/* USER CODE BEGIN Private defines */#define U1RxDataSize 128extern uint8_t 	 U1RxData[U1RxDataSize] ;
extern uint16_t  U1RxLen ;
extern uint8_t   U1RxBuf[1] ;extern bool U1RxFlag;/* USER CODE END Private defines */

main.c

int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_USART1_UART_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(  &huart1 , U1RxData, U1RxDataSize);/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */HAL_UART_Transmit( &huart1, U1SendData, sizeof(U1SendData), 0xff ); 	//发送数据while (1){if(U1RxFlag == 1){printf(" U1RxLen = %d \r\n",U1RxLen);HAL_UART_Transmit( &huart1, U1RxData, U1RxLen, 0xff );if(strcmp((char*)U1RxData,"绿灯亮") == 0){HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, LED_G_Pin, GPIO_PIN_RESET);}if(strcmp((char*)U1RxData,"绿灯灭") == 0){HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, LED_G_Pin, GPIO_PIN_SET);}memset(U1RxData,0,U1RxDataSize);U1RxFlag = 0;}/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

USART（串口）HAL实现思路

✅ HAL 常用函数：

HAL_UART_Transmit(&huart1, data, len, timeout);
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, buffer, len);
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart);

HAL 内部机制

1. 初始化：

MX_USART1_UART_Init() 设置波特率、数据位、停止位、校验位等。

2. 发送：

HAL_UART_Transmit()
↓
轮询状态寄存器 TXE（发送缓冲区空）和 TC（发送完成）

3. 接收（中断）：

HAL_UART_Receive_IT()
↓
开启 RXNE 中断：使能 USART_CR1_RXNEIE

4. 中断处理：

void USART1_IRQHandler(void)
{HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
}

5. 回调函数：

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{// 接收到数据后自动调用
}

---

HAL库中的实现 看门狗（IWDG/WWDG）

配置看门狗的预分频值：

配置好后，直接生成工程代码：
stm32f1xx_it.c新增：

/*** @brief This function handles EXTI line0 interrupt.*/
void EXTI0_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 0 *//* USER CODE END EXTI0_IRQn 0 */HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(PA0_Key_Pin);/* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 1 *//* USER CODE END EXTI0_IRQn 1 */
}/*** @brief This function handles USART1 global interrupt.*/
void USART1_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 *//* USER CODE END USART1_IRQn 0 */HAL_UART_IRQHandler(&huart1);/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 *//* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}/* USER CODE BEGIN 1 */void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
//	static uint32_t Count = 0;	//看门狗计数器if(GPIO_Pin == PA0_Key_Pin){if( HAL_GPIO_ReadPin(PA0_Key_GPIO_Port, PA0_Key_Pin) == GPIO_PIN_RESET){HAL_GPIO_TogglePin(LED_R_GPIO_Port, LED_R_Pin);	//绿灯的状态翻转
//			HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);		//进行喂狗
//			printf("Iwdg Count = %d \r\n", Count++);	//打印喂狗次数}}
}void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{U1RxLen = Size;HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(&huart1, U1RxData, U1RxDataSize);	//启动串口空闲中断的接收U1RxFlag = 1;
}/* USER CODE END 1 */

main.c中新增：

/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "iwdg.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "string.h"/* USER CODE END Includes *//* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
uint8_t U1SendData[] = {"hello world!"};
/* USER CODE END PTD *//* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_USART1_UART_Init();MX_IWDG_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(&huart1, U1RxData, U1RxDataSize);	//使能空闲中断/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */HAL_UART_Transmit(&huart1, U1SendData, sizeof(U1SendData), 0xff);	//启动串口空闲中断的发送while (1){HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);		//进行喂狗if(U1RxFlag == 1)	//代表串口已经接收到数据{printf("U1RxLen = %d	\r\n", U1RxLen);HAL_UART_Transmit(&huart1, U1RxData, U1RxLen, 0xff);	//启动串口空闲中断的发送if(strcmp((char*)U1RxData,"LED_ON") == 0){HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, LED_G_Pin, GPIO_PIN_RESET);}if(strcmp((char*)U1RxData,"LED_OFF") == 0){HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, LED_G_Pin, GPIO_PIN_SET);}memset(U1RxData,0,U1RxDataSize);U1RxFlag = 0;}/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

HAL库中的看门狗（IWDG / WWDG）

STM32 提供两种看门狗：

IWDG	独立看门狗	独立于主时钟，掉电仍工作，安全性高
WWDG	窗口看门狗	有窗口限制，适合检测任务卡死

1. 独立看门狗（IWDG）

HAL_IWDG_Start(&hiwdg);             // 启动看门狗
HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);           // 喂狗

🔍 实现原理
启动后不可关闭
使用内部 40kHz LSI 时钟
计数器从 Reload 值递减至 0 后复位

HAL库代码部分：

hiwdg.Instance = IWDG;
hiwdg.Init.Prescaler = IWDG_PRESCALER_64;
hiwdg.Init.Reload = 1000;
HAL_IWDG_Init(&hiwdg);
HAL_IWDG_Start(&hiwdg);// 主循环中周期性喂狗
HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);

2. 窗口看门狗（WWDG）

HAL_WWDG_Start(&hwwdg);
HAL_WWDG_Refresh(&hwwdg);      // 必须在窗口内喂狗

WWDG 具有一个“允许喂狗”的时间窗口，早或晚都将导致复位。
适合检测“程序卡死”或“提前喂狗”的情况。

---

HAL库中的实现 定时器（TIM）

配置好后，直接生成工程代码：
stm32f1xx_it.c新增：

/*******************************************************/
/*** @brief This function handles EXTI line0 interrupt.*/
void EXTI0_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 0 *//* USER CODE END EXTI0_IRQn 0 */HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(PA0_Key_Pin);/* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 1 *//* USER CODE END EXTI0_IRQn 1 */
}/*** @brief This function handles TIM3 global interrupt.*/
void TIM3_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN TIM3_IRQn 0 */static uint32_t Count = 0;	//直接获取寄存器标志位的方式来产生中断if( __HAL_TIM_GET_FLAG( &htim3, TIM_FLAG_UPDATE) == SET ){__HAL_TIM_CLEAR_FLAG( &htim3, TIM_FLAG_UPDATE);			//清除中断源HAL_GPIO_TogglePin(LED_G_GPIO_Port, LED_G_Pin);	//绿灯的状态翻转HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);		//进行喂狗printf("Iwdg Count = %d \r\n", Count++);}/* USER CODE END TIM3_IRQn 0 */
//  HAL_TIM_IRQHandler(&htim3);/* USER CODE BEGIN TIM3_IRQn 1 *//* USER CODE END TIM3_IRQn 1 */
}/*** @brief This function handles USART1 global interrupt.*/
void USART1_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 *//* USER CODE END USART1_IRQn 0 */HAL_UART_IRQHandler(&huart1);/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 *//* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}/* USER CODE BEGIN 1 */void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{if(GPIO_Pin == PA0_Key_Pin){if( HAL_GPIO_ReadPin(PA0_Key_GPIO_Port, PA0_Key_Pin) == GPIO_PIN_RESET){HAL_GPIO_TogglePin(LED_R_GPIO_Port, LED_R_Pin);	//红灯的状态翻转
//			HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);		//进行喂狗
//			printf("Iwdg Count = %d \r\n", Count++);}}
}void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{U1RxLen = Size;HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(&huart1, U1RxData, U1RxDataSize);	//启动串口空闲中断的接收U1RxFlag = 1;
}

main.c新增：

/*** @brief  The application entry point.* @retval int*/
int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_USART1_UART_Init();MX_IWDG_Init();MX_TIM3_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_IT(&huart1, U1RxData, U1RxDataSize);	//使能空闲中断//定时器初始化完毕之后，找到对应定时器的启动函数HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */HAL_UART_Transmit(&huart1, U1SendData, sizeof(U1SendData), 0xff);	//启动串口空闲中断的发送while (1){if(U1RxFlag == 1)	//代表串口已经接收到数据{printf("U1RxLen = %d	\r\n", U1RxLen);HAL_UART_Transmit(&huart1, U1RxData, U1RxLen, 0xff);	//启动串口空闲中断的发送if(strcmp((char*)U1RxData,"LED_ON") == 0){HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, LED_G_Pin, GPIO_PIN_RESET);}if(strcmp((char*)U1RxData,"LED_OFF") == 0){HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, LED_G_Pin, GPIO_PIN_SET);}memset(U1RxData,0,U1RxDataSize);U1RxFlag = 0;}/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}

HAL库中的定时器（TIM）

HAL 常用函数：

HAL_TIM_Base_Start(&htim3);           // 启动定时器（无中断）
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);        // 启动定时器（带中断）
HAL_TIM_PeriodElapsedCallback();      // 中断回调

HAL 实现关键流程

1. 初始化函数：

HAL_TIM_Base_Init(&htim3);

内部设置：预分频器 PSC自动重装载值 ARR时钟分频 ClockDivision

2. 启动函数：

HAL_TIM_Base_Start_IT()
↓
__HAL_TIM_ENABLE_IT(htim, TIM_IT_UPDATE);    // 开启更新中断
__HAL_TIM_ENABLE(htim);                      // 使能定时器

3. 中断处理：

void TIM3_IRQHandler(void)
{HAL_TIM_IRQHandler(&htim3);
}

4. 用户回调：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if (htim->Instance == TIM3){// 1秒触发一次}
}

综上。深入 STM32 HAL 库的核心模块 串口（USART）/看门狗（IWDG/WWDG）/定时器（TIM），大大简化了 STM32 的开发流程，但也增加了代码体积和抽象层级。文章帮助你理解 HAL 的实现原理，有利于更加高效地调试、优化和移植项目。（我提供的代码不要完整照抄，仅仅提供HAL库实现的思路流程，希望对你产生帮助。）

以上，欢迎有从事同行业的电子信息工程、互联网通信、嵌入式开发的朋友共同探讨与提问，我可以提供实战演示或模板库。希望内容能够对你产生帮助！