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适用芯片

上表前三个 ✅ 的系列，下面这些东西是完全通用的：库函数名（USART_Init/USART_ITConfig/USART_DMACmd/USART_GetFlagStatus…）、寄存器命名（STATR/DATAR/CTLR1~3）、中断写法（__attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")))）。

串口是单片机最常用的外设，也是最容易卡人的地方：printf打不出来、收数据莫名其妙少几个字节、换块板子全是乱码、接 RS485 发出去的最后一字节被吃掉……

这篇按"能解决什么问题"来写：每一节先说这个功能干什么用，再给能直接抄的代码，最后说坑。文中的库函数名、寄存器名、DMA 通道都对着沁恒官方 EVT 例程核实过。

先记住三句话，后面都好理解：

1. 接收永远是不定长的——你不知道对面什么时候发、发多少。

2. 发送是阻塞的——115200 下 1 KB 要约 90 ms，printf会把主循环卡死。

3. 中断里只搬数据——不解析协议、不printf、不等标志位。

最快的起步方式：打开官方 EVT 工程里对应的例程（EVT/EXAM/USART/下，.wvproj双击就能开），直接改User/main.c——库路径、启动文件、链接脚本都已经配好了，别自己从零建工程。

一、printf 怎么打到串口上

有什么用：调试的第一生产力。能把变量打成文本，比点灯强一百倍。

怎么用：官方工程自带debug.c，一行就够：

USART_Printf_Init(115200); /* 默认占用 USART1 / PA9 */ printf("SystemClk:%d\r\n", SystemCoreClock);

它为什么能工作（这里最容易看糊涂）：printf是 C 库函数，只负责把%d格式化成文本，它不知道文本该往哪送。C 库的规矩是——真正输出时去调底层钩子_write()，而库自带的_write是个空壳。debug.c自己实现了一份，把输出接到 USART1：

__attribute__((used))int_write(intfd,char*buf,intsize) {for(inti =0; i < size; i++) {while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);USART_SendData(USART1, *buf++); }returnsize;/* 必须返回 size，返回少了 printf 认为写失败 */}

一句话分工：USART_Printf_Init管"硬件通不通"，_write管"数据往哪走"，两个都到位才能出字。

两个坑：

• USART_Printf_Init只开了发送（源码里是USART_Mode_Tx）。想拿它当串口初始化去收数据，永远收不到——收数据要自己初始化，把 Rx 打开。

• 它每个字节都等 TC，是阻塞的。别放进中断：一个 20 字符的日志在 115200 下要 1.7 ms，别的中断全被推迟。

附赠一个彩蛋：debug.h里把SDI_PRINT改成SDI_PR_OPEN，printf就走两线调试口输出，在 MounRiver 的调试窗口里直接看，完全不占串口。串口被业务占满时特别好用。

二、最基础的收发：轮询

有什么用：验证通路（接线、波特率对不对）、极低速率场景、临时调试。缺点：死等，主循环被绑住。

voidUSART1_Init(uint32_tbaud){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0}; USART_InitTypeDef USART_InitStructure = {0}; ​RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); ​ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;/* TX */GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); ​ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;/* RX */GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); ​ USART_InitStructure.USART_BaudRate = baud; USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);USART_Cmd(USART1, ENABLE);/* 放最后 */} ​voidUSART1_SendByte(uint8_tch){USART_SendData(USART1, ch);while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);/* 等寄存器空 */}

TXE 和 TC 千万别搞混，这是最经典的 bug：

• TXE：数据从DATAR挪进了移位寄存器，可以放下一个字节了。

• TC：最后一个位的停止位也发完了。

连续发数据等 TXE 效率高；发完最后一个字节要等 TC，否则紧接着切 RS485 方向、关串口、进低功耗，最后一字节就被切掉。

两个容易忽略的点：USART_Cmd放最后（参数没配完就使能，第一个字节可能是脏的）；USART1 在 APB2，USART2/3 和 UART4~8 在 APB1，时钟开错总线是"代码全对但没反应"的典型原因。

三、接收不能靠轮询：中断 + 环形缓冲

有什么用：让接收不再阻塞主循环。中断只把字节扔进缓冲区，主循环按自己的节奏取，缓冲区没满就不丢数据。

#defineRB_SIZE 256/* 取 2 的幂，取模就能用位运算 */#defineRB_MASK (RB_SIZE - 1)​typedefstruct{volatileuint16_thead;/* 只由中断改 */volatileuint16_ttail;/* 只由主循环改 */uint8_tbuf[RB_SIZE]; }ring_t; ​staticring_trb; ​staticinlineuint8_trb_put(ring_t*r,uint8_tc){uint16_tnext = (uint16_t)((r->head +1) & RB_MASK);if(next == r->tail) {return0;/* 满了，丢弃 */} r->buf[r->head] = c; r->head = next;return1; } ​staticinlineuint8_trb_get(ring_t*r,uint8_t*c){if(r->head == r->tail) {return0;/* 空 */} *c = r->buf[r->tail]; r->tail = (uint16_t)((r->tail +1) & RB_MASK);return1; } ​staticinlineuint16_trb_count(constring_t*r){return(uint16_t)((r->head - r->tail) & RB_MASK); } 中断侧这样写：voidUSART1_IRQHandler(void)__attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast"))); ​voidUSART1_IRQHandler(void){if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) {rb_put(&rb, (uint8_t)USART_ReceiveData(USART1));/* 读 DATAR 顺带清 RXNE */} }

三个必须记住的点：

• head/tail要加volatile，否则主循环可能一直读寄存器里的旧值，永远看不到中断写的数据。

• 单生产者单消费者不用加锁：中断只改head，主循环只改tail。两边都改同一个指针就得上临界区。

• 大小按最坏情况算：波特率 × 主循环最长阻塞时间。115200 下主循环有 10 ms 不能处理，就得留 115 字节以上，取 256 比较稳。

CH32 是 RISC-V，中断函数必须带__attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast")))。少了它编译器不会生成正确的现场保护和返回指令，现象是进中断就死。另外函数名必须和启动文件里的向量表一致（USART1_IRQHandler），改名字不报错但中断永远不进。

四、核心：DMA + 空闲中断收不定长数据

有什么用：这是"不定长 + 不丢字节 + 不占 CPU"三个要求同时满足的标准答案。CPU 平时完全不管串口，一帧收完才被叫醒一次。

原理三句话：

1. DMA 在后台把每个字节搬进内存，CPU 不参与。

2. 一帧发完，总线空闲超过一个字符时间，硬件自动触发IDLE 中断。

3. 中断里算一下已收字节数 = 缓冲区大小 − DMA 剩余计数，就是一个减法得到帧长。

怎么用（照官方USART_Idle_Recv的双缓冲写法）：

#defineRX_BUF_LEN 128staticuint8_trx_dma_buf[2][RX_BUF_LEN];staticvolatileuint8_trx_dma_idx =0;/* 当前 DMA 在写哪一块 */#defineRX_DMA_CH DMA1_Channel5/* USART1_Rx */​/* IDLE 和 DMA 传输完成共用：先换缓冲，再处理旧数据 */staticvoidrx_frame_irq(uint16_tlen){uint8_told = rx_dma_idx; rx_dma_idx = !old; ​DMA_Cmd(RX_DMA_CH, DISABLE);DMA_SetCurrDataCounter(RX_DMA_CH, RX_BUF_LEN); RX_DMA_CH->MADDR = (uint32_t)rx_dma_buf[rx_dma_idx];/* 换到另一块 */DMA_Cmd(RX_DMA_CH, ENABLE); ​ring_push_huge(rx_dma_buf[old], len);/* 旧那块慢慢处理 */} ​voidUSART1_IRQHandler(void)__attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast"))); ​voidUSART1_IRQHandler(void){if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET) {rx_frame_irq((uint16_t)(RX_BUF_LEN - RX_DMA_CH->CNTR));USART_ReceiveData(USART1);/* 清 IDLE：读 STATR 后再读 DATAR */} } ​voidDMA1_Channel5_IRQHandler(void)__attribute__((interrupt("WCH-Interrupt-fast"))); ​voidDMA1_Channel5_IRQHandler(void){if(DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC5) != RESET) {DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC5);rx_frame_irq(RX_BUF_LEN);/* 缓冲区被写满，也要取走 */} }

初始化里这三件事别漏：

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)(&USART1->DATAR);/* 是 DATAR，不是 DR */DMA_ITConfig(RX_DMA_CH, DMA_IT_TC, ENABLE);/* 只配 NVIC 不够，DMA 中断源也要开 */USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);/* 开空闲中断 */

三个坑，每个都有人栽过：

1. IDLE 清不掉，中断会一直重入。它的清除条件是"读STATR+ 读DATAR"这个序列：中断里USART_GetITStatus()已经读了 STATR，必须再补一句USART_ReceiveData()读 DATAR。USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_IDLE)对它无效（那只是往 STATR 写 1）。标志没清、IDLEIE还开着时中断线一直有效，现象是反复重入、看起来像卡死。

2. 缓冲区被写满时 IDLE 不一定来。DMA 是DMA_Mode_Normal，搬满就自动关通道，之后的字节不再被搬走。所以必须同时开 DMA 传输完成中断——这也是官方例程里DMA1_Channel5_IRQHandler存在的原因。

3. 单缓冲"先拷贝再重启"会丢字节。正确顺序是"先量长度 → 先重启 DMA → 再拷贝"；反过来拷贝期间新来的字节会被写到缓冲区尾部，紧接着计数器复位，这些字节就永久丢了。想彻底没有窗口期，就用上面的双缓冲。

双缓冲为什么值那 128 字节：切换MADDR之后 DMA 写的是另一块内存，你处理旧数据时完全没有空窗。数据量大、波特率高的场合这个交换很划算。另外因为数据是累进到环形缓冲的，单帧长度可以超过一块 DMA 缓冲区（一块 128 B，一帧 1000 B 也没问题）。

DMA 通道是硬件固定的，不能随便选：

五、高效发送：DMA + 发送队列

有什么用：printf发 1 KB 会卡住主循环约 90 ms。要频繁上报数据，就得让 DMA 发、CPU 只管往队列里塞。

思路很直白：队列里存"数据 + 长度"，usart_tx_start()启动队首那一项，DMA 传输完成中断里推进tail再启动下一项。

三个容易错的地方：

• 数据要拷进队列（队列自带缓冲区数组）。如果队列只存指针，那块内存在发完之前不能改，还得额外配内存池和"这一项发完了"的通知——用栈上的临时数组配指针队列，发出去的必然是垃圾。

• "判断空闲 + 启动"必须原子。主循环刚判断完tx_busy == 0、还没启动，DMA 中断进来清标志又启动了一项，主循环回来接着启动——同一项发两遍。用__disable_irq()/__enable_irq()把这一小段夹起来最省事。

• DMA 的 TC ≠ 线上发完。TC 只代表最后一个字节写进了DATAR，移位寄存器里可能还有数据。要切 RS485 方向，得用 USART 的 TC 中断。

六、串口怎么配合其他外设

串口 + 定时器：判帧超时

IDLE 是硬件判帧，但有些协议要求明确的帧间隔（Modbus RTU 是 3.5 个字符时间）。做法是：每收到一个字节就把定时器计数清零，定时器溢出说明"这么久没新数据"，一帧结束。

时间怎么定：9600 波特率下一个字符约 1.04 ms，3.5 字符 ≈ 3.65 ms，超时取 4 ms 左右。超时要比 3.5 字符略长，否则一帧会被切成两段。

串口 + RS485：方向控制是最大的坑

RS485 半双工，靠 DE 引脚切换收发。经典错误是等 TXE 就切回接收——TXE 只说明数据进了移位寄存器，最后一字节还在线上。正确顺序：

DE_HIGH();while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);/* 先等 TXE，顺带清掉残留 TC */USART_SendData(USART1, data);while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);/* 再等这一字节真的发完 */DE_LOW();

第一句不能省：复位后 TC 默认就是 1，直接等 TC 会立刻通过，照样把最后一字节切掉。

硬件上顺手记三条：CH32 是 3.3V，优先选 3.3V 收发器（MAX3485 / SP3485 / SN65HVD72），别用 5V 的 MAX485——它的 RO 会把 5V 灌进 CH32 的 RX；DE 加 10k 下拉，防止复位期间 DE 悬空误占总线；120 Ω 终端电阻只在总线的两个物理末端各一颗，不是每个节点一颗。

串口 + ADC：采样上报

关键是"采样和发送解耦"：ADC-DMA 在后台不停采，主循环按自己的节奏取最新值打包发出。别用printf发（阻塞），走上面的 DMA 发送队列。注意snprintf截断时返回的是"本想写的长度"，要夹到缓冲区大小以内。

串口 + 上位机：Modbus RTU

帧间隔必须守（帧间 ≥3.5 字符时间，帧内字节间隔 ≤1.5 字符时间）；CRC 低字节在前，容易写反；CRC 计算别放中断里。自己定协议的话，加帧头 + 长度 + 载荷 + 校验，有长度字段就不用靠超时猜帧长。

串口 + RTOS

中断里只做一件事：xSemaphoreGiveFromISR()给信号量，解析放任务里。另外 CH32 的 RISC-V FreeRTOS port 在临界区是直接全局关 MIE，ARM 那套configMAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY的规则不适用，别硬套。

串口 + IAP 升级

先整包收完、校验通过再写 Flash。注意Flash 擦写期间 CPU 会停（取指也停），中断响应可能延迟到毫秒级：DMA 的目标缓冲区必须在 SRAM，环形缓冲要按一次 Flash 操作的最长时间来留。

七、轮询 / 中断 / DMA 怎么选

经验：默认从"中断 + 环形缓冲 + 超时判帧"起步；数据量大、波特率上到 921600 就往 DMA 走。115200 是个舒适区。

八、常见问题速查

附：CH32V003 / CH32V203 的差异

库函数名、寄存器名、中断属性三个系列通用。CH32V003 只有 2 KB RAM，第 4 节的双缓冲要开小一点（比如 64 B ×2 加 256 B 环形缓冲），别照搬 V307 的配置。

参考资料

• 官方例程仓库：私信我。串口例程在EVT/EXAM/USART/：USART_Polling、USART_Interrupt、USART_DMA、USART_Idle_Recv（本文第四节的原型）、USART_Printf。

• 数据手册和参考手册：沁恒官网，重点看USART 章节和DMA 请求映射表。

文中代码基于沁恒官方 EVT 例程与固件库源码整理，具体引脚和 DMA 通道以对应型号的数据手册为准。