STM32串口不定长度传输策略

2023-05-16

一、接收中断+空闲中断

二、接收中断+外加定时器

三、接收中断+自定义结束符

四、串口DMA接收不定长数据

一、接收中断+空闲中断

RXNE中断和IDLE中断的区别？当接收到1个字节，就会产生RXNE中断，当接收到一帧数据，就会产生IDLE中断。比如给单片机一次性发送了8个字节，就会产生8次RXNE中断，1次IDLE中断。

（1）中断使能：

/* 使能接收中断*/
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
/* 使能空闲中断*/
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);
USART_Cmd(USART1, ENABLE);

（2）串口中断服务：

uint8_t ch[20];
char i = 0;
void USART1_IRQHandler(void)
{
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)//接收到一个字节
    { 	
        //ch = USART1->DR;
    		ch[i++] = USART_ReceiveData(USART1);
    
    } 
    else if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE) != RESET)//接收到一帧数据
    {
    	USART1->SR;//先读SR
    	USART1->DR;//再读DR
    	i = 0;
    	printf("%s",ch);//只是测试，所以直接在中断里调用printf
    }
}

二、接收中断+外加定时器

串口接收数据时启动定时器，每接收一帧数据要复位定时值以保证定时器不会溢出。

定时器的超时值设置为1.5倍接收一个数据的时间

超时的值设置要根据波特率调整，例如9600的波特率下，接收数据速率为9600bit/s = 1200B/s 也就是 0.83ms/B 那么我们的超时值可以设置为0.84*1.5 = 1.26ms 取个整1.3ms。

三、接收中断+自定义结束符

这种也是很高效的，具体的做法是，在一帧数据尾部添加一个小尾巴 ~ ~

这种方式缺点也是很明显的，即只适用于自定义的通讯格式，或者尾部结束符唯一确定的情况。

四、串口DMA接收不定长数据

思考：我们可以使用DMA去接收数据，不过DMA需要定长才能产生接收中断,如何接收不定长的数据呢？

（1）DMA+串口空闲中断

STM32的IDLE的中断在串口无数据接收的情况下，是不会一直产生的，产生的条件是这样的，当清除IDLE标志位后，必须有接收到第一个数据后，才开始触发，一断接收的数据断流，没有接收到数据，即产生IDLE中断。如果中断发送数据帧的速率很快，MCU来不及处理此次接收到的数据，中断又发来数据的话，这里不能开启，否则数据会被覆盖。有两种方式解决：

在重新开启接收DMA通道之前，将Rx_Buf缓冲区里面的数据复制到另外一个数组中，然后再开启DMA，然后马上处理复制出来的数据。

建立双缓冲，重新配置DMA_MemoryBaseAddr的缓冲区地址，那么下次接收到的数据就会保存到新的缓冲区中，不至于被覆盖。

串口配置：

/**
  * @brief  USART GPIO 配置,工作参数配置
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void USART_Config(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

	// 打开串口GPIO的时钟
	DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(DEBUG_USART_GPIO_CLK, ENABLE);
	
	// 打开串口外设的时钟
	DEBUG_USART_APBxClkCmd(DEBUG_USART_CLK, ENABLE);

	// 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_TX_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(DEBUG_USART_TX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);

  // 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DEBUG_USART_RX_GPIO_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_Init(DEBUG_USART_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
	
	// 配置串口的工作参数
	// 配置波特率
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = DEBUG_USART_BAUDRATE;
	// 配置 针数据字长
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
	// 配置停止位
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
	// 配置校验位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;
	// 配置硬件流控制
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = 
	USART_HardwareFlowControl_None;
	// 配置工作模式，收发一起
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
	// 完成串口的初始化配置
	USART_Init(DEBUG_USARTx, &USART_InitStructure);
	// 串口中断优先级配置
	NVIC_Configuration();
	
#if USE_USART_DMA_RX 
	// 开启 串口空闲IDEL 中断
	USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_IDLE, ENABLE);  
  // 开启串口DMA接收
	USART_DMACmd(DEBUG_USARTx, USART_DMAReq_Rx, ENABLE); 
	/* 使能串口DMA */
	USARTx_DMA_Rx_Config();
#else
	// 使能串口接收中断
	USART_ITConfig(DEBUG_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE);	
#endif

#if USE_USART_DMA_TX 
	// 开启串口DMA发送
//	USART_DMACmd(DEBUG_USARTx, USART_DMAReq_Tx, ENABLE); 
	USARTx_DMA_Tx_Config();
#endif

	// 使能串口
	USART_Cmd(DEBUG_USARTx, ENABLE);	    
}

DMA配置：

#if USE_USART_DMA_RX 

static void USARTx_DMA_Rx_Config(void)
{
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

	// 开启DMA时钟
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
	// 设置DMA源地址：串口数据寄存器地址*/
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)USART_DR_ADDRESS;
	// 内存地址(要传输的变量的指针)
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)Usart_Rx_Buf;
	// 方向：从内存到外设	
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
	// 传输大小	
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = USART_RX_BUFF_SIZE;
	// 外设地址不增	    
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
	// 内存地址自增
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
	// 外设数据单位	
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = 
	DMA_PeripheralDataSize_Byte;
	// 内存数据单位
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;	 
	// DMA模式，一次或者循环模式
	//DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal ;
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;	
	// 优先级：中	
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh; 
	// 禁止内存到内存的传输
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
	// 配置DMA通道		   
	DMA_Init(USART_RX_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure);		
	// 清除DMA所有标志
	DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC5);
	DMA_ITConfig(USART_RX_DMA_CHANNEL, DMA_IT_TE, ENABLE);
	// 使能DMA
	DMA_Cmd (USART_RX_DMA_CHANNEL,ENABLE);
}
#endif

接收完成处理：

/*串口中断服务函数
*/ 
void DEBUG_USART_IRQHandler(void)
{
#if USE_USART_DMA_RX
	/* 使用串口DMA */
	if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_IDLE)!=RESET)
	{		
		/* 接收数据 */
		Receive_DataPack();
		// 清除空闲中断标志位
		USART_ReceiveData( DEBUG_USARTx );
	}	
#else
  /* 接收中断 */
	if(USART_GetITStatus(DEBUG_USARTx,USART_IT_RXNE)!=RESET)
	{		
        Receive_DataPack();
	}
#endif
}

（2）DMA接收+空闲中断（多字节接收）

中断配置：

__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_IDLE); //使能空闲中断
HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, RxDMABuf_1, RXBUF_1_SIZE); //启动DMA接收

中断处理：

if(huart->Instance == USART1)
{
    //计算DMA接收的长度，也就是接收完一帧的长度
    DMA_Usart1_RxSize = RXBUF_1_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(&hdma_usart1_rx); 
    if(DMA_Usart1_RxSize > 0 )
    {
        memcpy(RxBuf_1, RxDMABuf_1, DMA_Usart1_RxSize);
        RxBufSize_1 = DMA_Usart1_RxSize;
        memset(RxDMABuf_1, 0, sizeof(RxDMABuf_1));
    }
    HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, RxDMABuf_1, RXBUF_1_SIZE); //启动下一次接收
}

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串口不定长度传输策略