1. 常用方式
    1. 这样做的缺点
  2. 使用非阻塞的方式：灵活运用DMA
    1. 1. 定义缓冲区。
    2. 2. 重定向 fputc()，使用缓冲区
    3. 3. 定义DMA 发送函数
    4. 4. DMA 传输完成回调
  3. 一些疑惑的解答
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串口重定向的非阻塞方法

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常用方式

有时我们需要串口打印信息到上位机，最便捷的方法是重定向 printf()，网上的常用方法如下：

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int fputc(int ch, FILE *f){    
	HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
    
	return ch;   
}

int fgetc(FILE *f){
    
	uint8_t ch = 0;
	    
	HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
	    
	return ch;   
}

这样做的缺点

  • 这是 阻塞模式，每次 printf() 都要等待数据发送完毕，影响 CPU 执行效率。
  • 如果数据较多，会降低实时性，阻塞主循环。

使用非阻塞的方式：灵活运用DMA

我们使用DMA非阻塞发送。具体步骤如下：

1. 定义缓冲区。

根据fputc()的特性（这里先按下不表），使用 DMA 发送时，printf() 需要先把数据存到 一个缓冲区，然后一次性使用 DMA 发送出去。

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#define TX_BUFFER_SIZE 256  // 发送缓冲区大小
uint8_t uart_tx_buffer[TX_BUFFER_SIZE];  // 串口发送缓冲区
volatile uint16_t tx_len = 0;  // 当前缓冲区数据长度
volatile uint8_t tx_busy = 0;  // 发送状态标志

2. 重定向 fputc()，使用缓冲区

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int fputc(int ch, FILE *f)
{
    // 确保缓冲区不会溢出
    if (tx_len < TX_BUFFER_SIZE - 1)
    {
        uart_tx_buffer[tx_len++] = (uint8_t)ch;
    }

    // 如果遇到换行符，或者缓冲区接近满，就启动 DMA 发送
    // 注意咯，如果缓冲区没满的情况下，只有检测到/n才会触发DMA的发送。所以在缓
    // 冲区没满的情况下，如果你想要发送字符串"abc"，printf("abc")是没用的，
    // printf("abc\n")才有用哦。
    if (ch == '\n' || tx_len >= TX_BUFFER_SIZE - 1)
    {
        uart_dma_transmit();
    }

    return ch;
}


3. 定义DMA 发送函数

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void uart_dma_transmit(void)
{
    // 如果 DMA 还在忙，则不启动新的传输
    if (tx_busy) return;

    tx_busy = 1;  // 标记为发送中
    HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, uart_tx_buffer, tx_len);
}

4. DMA 传输完成回调

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void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    if (huart->Instance == USART1)  // 确保是目标串口
    {
        tx_len = 0;  // 清空缓冲区
        tx_busy = 0; // 标记为可用
    }
}

一些疑惑的解答

Q: 茂神茂神，你的说的非阻塞方式的确很不错，但是还是太吃操作了，我就不能直接在 fputc()里写 HAL_UART_Transmit_DMA吗？

A: 可以的兄弟可以的。fputc() 是发送一个字符对吧，理论上我们只需要把DMA传输的字节数改为1就行了对吧？nonono，首先DMA是非阻塞的对吧，也就是激活了它，他就只管发，不管你完没完成，你都可以再次激活它，如果像你这样做，当发送字符流时大概率是这种情况：

fputc()打电话给DMA的秘书说我要发这个字符，然后他就认为我已经给DMA说了叫它发送这个字符啦，所以这个字符就发出去啦，剩下就不关我的事啦。结果DMA秘书看到DMA此时还在忙于上次发送，于是判断DMA为HAL_BUSY没有办法把字符交给DMA。这个字符信息就丢失了。。。。