与I2C、SPI一样，UART是一种通信协议，设备之间依靠Rx(Receive)与Tx(Transmit)两条线进行数据传输。一个单片机通常内置有多个UART，而这些UART通常都与单片机上的USB接口连接在一起，因此只需要将单片机通过数据线与电脑相连，即可实现单片机与电脑的UART串口通信。

下面我们就来看看如何实现串口通信功能。首先配置好Cube中有关UART的设置：

首先选择USART1/2/3/UART4中的任意一个（USART与UART的区别是USART可以进行同步通信，UART只能进行异步通信），将Mode设置为Asynchronous（异步），将Baud Rate（波特率）设置为9600。同步是指通信设备之间使用同一个时钟信号传输数据，而异步是指使用约定的波特率（即数据传输速率）进行数据传输与接收。 

打开中断：

在这里中断是用于接收。我们只能控制发送的时间，却不能控制接收的时间，因为不知道对方什么时候会发送数据，因此我们使用接收中断，当接收到数据时进入中断函数进行处理。

首先我们来看看如何用单片机向电脑发送信息，这需要用到HAL库的UART发送函数：

/**
  * @brief Send an amount of data in blocking mode.
  * @note   When UART parity is not enabled (PCE = 0), and Word Length is configured to 9 bits (M1-M0 = 01),
  *         the sent data is handled as a set of u16. In this case, Size must indicate the number
  *         of u16 provided through pData.
  * @note When FIFO mode is enabled, writing a data in the TDR register adds one
  *       data to the TXFIFO. Write operations to the TDR register are performed
  *       when TXFNF flag is set. From hardware perspective, TXFNF flag and
  *       TXE are mapped on the same bit-field.
  * @param huart   UART handle.
  * @param pData   Pointer to data buffer (u8 or u16 data elements).
  * @param Size    Amount of data elements (u8 or u16) to be sent.
  * @param Timeout Timeout duration.
  * @retval HAL status
  */
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, const uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)

与LCD显示一样，这个函数用于发送一个字符串。我们同样可以通过sprintf函数为字符串赋值：

char str[40];
int year = 2024;
sprintf(str, "%d lanqiao\r\n", year);                           //\r\n表示换行
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)str, strlen(str), 50);    //50为超时时间，通常可以设定一个很大的值

打开选手资源数据包中的串口助手“ComAssistant”，将波特率设定为9600，选择对应的端口（不知道是哪个就一个一个试，不对的会提示无法打开），然后点击打开串口，运行程序，就可以在串口助手上看到2024 lanqiao的文字了：

下面我们来编写接收的程序。和其他中断一样，我们首先要在初始化中开启UART接收中断：

uint8_t rx;
HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx, 1);    //1表示每次接收一个字节

HAL_UART_Receive_IT函数定义如下：

/**
  * @brief Receive an amount of data in interrupt mode.
  * @note   When UART parity is not enabled (PCE = 0), and Word Length is configured to 9 bits (M1-M0 = 01),
  *         the received data is handled as a set of u16. In this case, Size must indicate the number
  *         of u16 available through pData.
  * @param huart UART handle.
  * @param pData Pointer to data buffer (u8 or u16 data elements).
  * @param Size  Amount of data elements (u8 or u16) to be received.
  * @retval HAL status
  */
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive_IT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)

同样，要编写UART接收中断回调函数（函数名和形参不能修改！！！可按下图进行查找）：

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypedef *huart)   //UART接收完成(Cplt(Complete))中断
{
    if (huart->Instance == USART1)              //USART1触发的中断
    {
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx, 1);   //由于此中断回调函数会关闭中断，因此要重新打开
    }
}

想要验证程序的正确与否，只需要将接收到的数据通过串口再发送出去，或使用LCD显示出来即可。

通常，由于不同设备向单片机发送的数据不同、格式不同，有的可能还会含有帧头、帧尾等防错位措施，UART接收需要根据实际需求进行编写。下面我们以第十三届省赛题为例，讲讲如何根据实际情况书写UART中断函数：

题目要求可以通过串口修改密码，修改的格式为当前密码-新密码（共7个字符），且当前密码需要输入正确。这里隐含了两个判断条件：格式要求正确，如123-789；当前密码要求正确。只有满足这两个条件，才进行下一步处理——修改密码。

char pswd[3] = {'1','2','3'};
char rx_data[100];
int rx_data_i = 0;                    //用于判断接收位数
bool flag = 0;                        //用于判断格式与密码是否正确

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypedef *huart)
{
    if (huart->Instance == USART1)
    {
        rx_data[rx_data_i++] = rx;    //将接收到的数据放进数组中，方便后续判断
        HAL_UART_Receive_IT(&huart1, &rx, 1);
    }
}

void change_pswd(void)
{
    //第一个判断条件：输入字符恰为7个
    if (rx_data_i == 7)
    {
        //第二个判断条件：输入格式正确，为3个数字-3个数字
        for (int i=0; i<3; i++)
        {
            if ((rx_data[i]>'0'&&rx_data[i]<'9') && (rx_data[i+4]>'0'||rx_data[i+4]<'9') && rx_data[3]=='-')    flag = 1;
            else
            {
                flag = 0;
                break;
            }
        }

        if (flag)
        {
            //第三个判断条件：当前密码正确
            for (int i=0; i<3; i++)
            {
                if (rx_data[i] == pswd[i])    flag = 1;
                else
                {
                    flag = 0;
                    break;
                }
            }
        }

        //前三个判断条件均成立，才能走到这一步
        if (flag)
        {
            for (int i=0; i<3; i++)    pswd[i] = rx_data[i+4];    //修改密码
        }
    }

    rx_data_i = 0;              //判断接收位数的变量清零
    memset(rx_data, 0, 100);    //存储接收数据的数组清零，需要调用string.h
    flag = 0;                   //判断格式与密码的标志位清零
}

在主循环中，需要判断是否接收到，且接收是否完成，才能进行修改密码的操作：

while (1)
{
    if (rx_data_i != 0)
    {
        int temp = rx_data_i;
        HAL_Delay(1);    //延时1ms，若仍在进入中断，rx_data_i会改变，说明接收未完成
        if (temp == rx_data_i)    change_pswd();
    }
}