一、使用 VSCode 开发 STM32C542RC 的开发过程

使用VScode 开发STM32C542RC开发板，分享开发过程。

二、串口2（USART2）的基本内容

2.1 什么是 USART

USART 是通用同步/异步收发器（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）的缩写，是 STM32 中最常用的通信外设之一，支持异步全双工串行通信，也就是常说的串口。USART 与 UART 的区别在于，USART 在异步模式基础上还支持同步时钟输出，可用于类似 SPI 的同步通信，但日常使用中两者习惯上都统称为串口。

2.2 USART2 的硬件资源与引脚

STM32C542 属于 STM32C5 系列，该系列最多提供 3 路 USART、2 路 UART 和 1 路 LPUART，具体型号的串口数量以数据手册为准。其中 USART2 是常用的调试串口，在 NUCLEO-C542RC 开发板上，USART2 的发送引脚为 PA2（USART2_TX），接收引脚为 PA3（USART2_RX）。需要特别说明的是，这块开发板的板载 STLINK-V3EC 调试器的虚拟串口（VCP）正是通过电阻 R52、R53 和焊桥 SB26、SB12 连接到 PA2、PA3 的。也就是说，只要用 USB 线把开发板连接到电脑，USART2 的收发数据就可以直接通过 ST-Link 的虚拟串口在电脑上收发，无需额外外接 USB 转 TTL 模块。

2.3 USART2 的主要特性

USART2 具备完整的串口特性。支持全双工异步通信。支持可编程波特率发生器，波特率可以精确到小数，最高速率与串口时钟频率有关。支持 8 位或 9 位数据长度、可选奇偶校验、1 位或 2 位停止位。支持中断与 DMA 传输，收发大量数据时可以减轻 CPU 负担。此外还支持多机通信、LIN、智能卡、红外（IrDA）以及硬件流控（RTS/CTS）等扩展功能。对于入门调试来说，最常用的就是异步模式、8 位数据、无校验、1 位停止位的组合。

2.4 串口通信的关键参数

串口异步通信双方必须约定完全一致的参数才能正常通信，主要包括四个参数。波特率，即每秒传输的码元个数，常用值为 9600、115200 等。数据位，通常为 8 位。停止位，通常为 1 位。校验位，通常为无校验。习惯上写成 115200-8-N-1 这样的格式。本文后续示例统一使用 115200、8 位数据、无校验、1 位停止位。

三、STM32CubeMX2 配置过程

3.1 新建工程并选择器件

打开 STM32CubeMX2 软件，在主界面选择从开发板新建工程（Board Selector）或从芯片新建工程（MCU Selector）。如果使用开发板入口，在搜索框中输入 NUCLEO-C542RC 并选中，软件会自动载入对应的板级配置；如果使用芯片入口，在器件搜索框中输入 STM32C542RC，选中后点击 Start Project 即可。两种方式都会生成一个初始工程。

3.2 配置系统时钟

进入工程后，首先在 Clock Configuration（时钟配置）页面配置时钟树。NUCLEO-C542RC 板载晶振，可以在 RCC 配置中选择 HSE 外部高速时钟作为时钟源；如果外部晶振不可用，也可以选择内部高速时钟 HSI 或内部多速时钟 MSI。然后在时钟树页面把系统时钟 SYSCLK 配置到最高 144 MHz，并确认 USART2 所在的 APB 外设总线时钟满足要求，因为波特率的生成精度与串口时钟直接相关。

3.3 配置 USART2 外设

在左侧外设列表中找到 Connectivity（连接）分组下的 USART2，点击进入配置界面。在 Mode（模式）下拉框中选择 Asynchronous（异步模式），此时软件会自动在右侧引脚图中把 PA2、PA3 分配为 USART2 的发送和接收引脚。接着在 Configuration 的 Parameter Settings（参数设置）中配置以下参数。波特率 Baud Rate 填写 115200。数据位 Word Length 选择 8 Bits。校验位 Parity 选择 None。停止位 Stop Bits 选择 1。以上参数需要与电脑端串口助手的设置保持一致。

3.4 配置中断与 DMA

如果只是实现简单的串口发送，可以不配置中断和 DMA。如果需要接收数据，建议在 NVIC Settings 中勾选 USART2 global interrupt 使能串口中断；如果收发数据量大，可以在 DMA Settings 中为 USART2 的发送和接收分别添加 DMA 通道。对于本文介绍的串口输出功能，使用轮询方式已经足够。

3.5 工程设置与代码生成

配置完成后，进入 Project Manager（项目管理）页面。在 Project Settings 中填写工程名称，例如 USART2_Demo；设置工程保存路径；最关键的是在 Toolchain/IDE（工具链）一栏中选择 CMake，这样生成的工程才能直接导入 VSCode 编译，也可以选择 Open-CMSIS 等格式配合 IAR 或 Keil 使用。确认无误后点击右上角的 Generate Code（生成代码）按钮，STM32CubeMX2 会生成包含 HAL 库、启动文件和初始化代码的完整工程。

3.6 生成代码的结构

生成的工程目录中，Core/Src 目录存放 main.c、usart.c、gpio.c 等用户代码和初始化代码；Core/Inc 目录存放对应的头文件；Drivers 目录存放 HAL 库与 CMSIS 文件；工程根目录有 CMakeLists.txt 构建脚本。USART2 的初始化函数为 MX_USART2_UART_Init()，在 main.c 中被调用，后续编写串口输出代码就围绕它展开。

四、串口2实现串口输出功能与软件编写步骤

4.1 实现思路

实现串口输出的核心思路是：先用 HAL 库函数把要发送的数据通过 USART2 发送出去，再把标准库的 printf 函数重定向到 USART2，这样在代码中调用 printf 就可以方便地打印格式化的调试信息。发送数据使用 HAL_UART_Transmit() 函数，它以轮询方式等待发送完成。

4.2 printf 重定向的实现

第一步，在 main.c 顶部添加头文件包含语句 #include "stdio.h"。第二步，重写底层输出函数。在使用 GCC 工具链时，newlib 库的 printf 最终调用 _write() 函数，因此实现 int _write(int file, char *ptr, int len) 函数即可完成重定向，函数体内调用 HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)ptr, len, HAL_MAX_DELAY)，并返回 len。这样 printf 的所有输出都会从 USART2 的 PA2 引脚发出。第三步，在工程的编译选项中启用 newlib-nano 与 nosys 规范，CMake 工程的链接选项中通常加入 --specs=nano.specs 和 --specs=nosys.specs，STM32CubeMX2 生成的工程默认已经包含。

4.3 主程序编写步骤

在主函数 main 中按如下步骤编写。首先确认 MX_USART2_UART_Init() 已经被调用，串口初始化完成。然后在 while 主循环中调用 printf 打印固定字符串，例如 printf("Hello STM32C542rn")；也可以打印带格式参数的变量，例如 printf("value = %drn", value)。为了让输出节奏清晰，在每次打印后调用 HAL_Delay(1000) 延时 1 秒。代码保存后，在 VSCode 中执行构建，生成固件。

4.4 编译、下载与验证

编译通过后，把固件下载到开发板。下载完成后，在电脑的设备管理器中找到 ST-Link 虚拟串口对应的 COM 端口号。打开任意串口调试助手或串口终端软件，选择该 COM 口，设置波特率 115200、数据位 8、停止位 1、无校验，点击打开串口。给开发板复位或重新上电后，可以看到串口终端每隔 1 秒打印一次 Hello STM32C542，说明串口输出功能实现成功。如果没有输出，按下文第五章的注意事项逐项排查。