程序员经验分享-hwhale

STM32 串口 FIFO

2023-05-16

使用FIFO实现串口数据的收发功能

FIFO的相关实现参照链接：CSDNicon-default.png?t=L892https://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor/120448361

1、Cubemx串口配置

        使用Cubmx对串口进行配置如下：

 

 ​​​​​​​

 

 2、驱动程序编写

2.1驱动初始化

        进行串口收发FIFO的创建，进行发送FIFO回调函数的初始化，调用函数UsartStartCloseHT实现串口DMA+IDLE模式接收，同时关闭DMA的半满中断，减少进中断次数。

/**
***************************************************
* @brief    bsp_uart_Init
* @note     串口初始化
* 		    FIFO的初始化，以DMA IDLE 模式开启接收
* @param	NONE
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
void bsp_uart_Init()
{
	Usart1RxFifo = func_fifo_Create(UART_RX_BUFF_SIZE*2,FIFO_TYPE_INT_PUSH);
	Usart1TxFifo = func_fifo_Create(UART_TX_BUFF_SIZE*2,FIFO_TYPE_INT_PULL);
	Usart1TxFifo->func_timmer = Usart1_SendInTimer;

	Usart6RxFifo = func_fifo_Create(UART_RX_BUFF_SIZE*2,FIFO_TYPE_INT_PUSH);
	Usart6TxFifo = func_fifo_Create(UART_TX_BUFF_SIZE*2,FIFO_TYPE_INT_PULL);
	Usart6TxFifo->func_timmer = Usart6_SendInTimer;

	UsartStartCloseHT(&huart1, (uint8_t*)&Usart1RxBuff[0], UART_RX_BUFF_SIZE);
	UsartStartCloseHT(&huart6, (uint8_t*)&Usart6RxBuff[0], UART_RX_BUFF_SIZE);
}

 

static void UsartStartCloseHT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
{
	HAL_StatusTypeDef ret = HAL_BUSY;
	while(ret != HAL_OK)
	{
		ret = HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(huart, pData, Size);
	}
	huart->hdmarx->Instance->CR &= (uint32_t)~DMA_IT_HT;
}

2.2串口接收处理

        使用HAL库使能串口接收DMA+IDLE后，串口在接收完成或DMA满后会进入到中断中，并调用回调函数HAL_UARTEx_RxEventCallback，我们在该函数中将接收到的数据进行FIFO写入操作。

        串口接收过程中我们使用了两个缓冲区，中断中进行缓冲区的切换及数据向FIFO的写入操作。

/**
***************************************************
* @brief   HAL_UARTEx_RxEventCallback
* @note    串口接收中断函数
*          进行当前中断时需写入到FIFO中数量的计算�??????
*          更新FIFO的状态�??
* @param	huart		指向对应的串�??????
* 			Size		数量
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{
	if(huart == &huart1)
	{
		if(huart1.hdmarx->Instance->M0AR == (int32_t)&Usart1RxBuff[0])
		{
			UsartStartCloseHT(&huart1, (uint8_t*)&Usart1RxBuff[1], UART_RX_BUFF_SIZE);
			func_fifo_PushInt(Usart1RxFifo, Size, (uint8_t*)&Usart1RxBuff[0]);
		}
		else
		{
			UsartStartCloseHT(&huart1, (uint8_t*)&Usart1RxBuff[0], UART_RX_BUFF_SIZE);
			func_fifo_PushInt(Usart1RxFifo, Size, (uint8_t*)&Usart1RxBuff[1]);
		}
	}
	if(huart == &huart6)
	{
		if(huart6.hdmarx->Instance->M0AR == (int32_t)&Usart6RxBuff[0])
		{
			UsartStartCloseHT(&huart6, (uint8_t*)&Usart6RxBuff[1], UART_RX_BUFF_SIZE);
			func_fifo_PushInt(Usart6RxFifo, Size, (uint8_t*)&Usart6RxBuff[0]);
		}
		else
		{
			UsartStartCloseHT(&huart6, (uint8_t*)&Usart6RxBuff[0], UART_RX_BUFF_SIZE);
			func_fifo_PushInt(Usart6RxFifo, Size, (uint8_t*)&Usart6RxBuff[1]);
		}
	}
}

2.2串口发送处理

        串口发送过程中，先将数据压入到串口发送的FIFO中，判断串口发送不繁忙时，将数据读取到发送缓冲区记性DMA发送。

/**
***************************************************
* @brief   	USART_SendData
* @note    	串口接收中断函数
*          	进行当前中断时需写入到FIFO中数量的计算�?????
*          	更新FIFO的状态�??
* @param	huart		指向对应的串�?????
* 			Size		数量
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
FifoErr bsp_uart_Send(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
{
	FifoErr err = FIFO_EOK;
	INT16U len = 0;
	if(huart == &huart1)
	{
		//将数据压入到发的FIFO中去
		err = func_fifo_Push(Usart1TxFifo, Size, pData);
		if (huart->gState == HAL_UART_STATE_READY)
		{
			if( func_fifo_PullPartInt(Usart1TxFifo, UART_TX_BUFF_SIZE, Usart1TxBuff, &len) == FIFO_EOK)
			{
				HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, Usart1TxBuff, len);
			}
		}
		return err;
	}
	if(huart == &huart6)
	{
		//将数据压入到发的FIFO中去
		err = func_fifo_Push(Usart6TxFifo, Size, pData);
		if (huart->gState == HAL_UART_STATE_READY)
		{
			if( func_fifo_PullPartInt(Usart6TxFifo, UART_TX_BUFF_SIZE, Usart6TxBuff, &len) == FIFO_EOK)
			{
				HAL_UART_Transmit_DMA(&huart6, Usart6TxBuff, len);
			}
		}
		return err;
	}
	return FIFO_EFAILED;
}

DMA发送完成后会进入发送完成中断，中断对未发送完的数据进行继续发送

/**
***************************************************
* @brief    HAL_UART_TxCpltCallback
* @note     HAL库回调函数
* @param	NONE
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	bsp_uart_TxCallBack(huart);
}
/**
***************************************************
* @brief    bsp_uart_SendTimer
* @note     串口发送时的FIFO回调函数。
* @param	NONE
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
static void bsp_uart_TxCallBack(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	INT16U len = 0;

	if (huart->gState == HAL_UART_STATE_READY)
	{
		if(huart == &huart1)
		{
			HAL_GPIO_WritePin(O_SERIAL_GPIO_Port, O_SERIAL_Pin, GPIO_PIN_SET);
			if( func_fifo_PullPart(Usart1TxFifo, UART_TX_BUFF_SIZE, Usart1TxBuff, &len) == FIFO_EOK)
			{
				HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, Usart1TxBuff, len);
			}
		}
		if(huart == &huart6)
		{
			if( func_fifo_PullPart(Usart6TxFifo, UART_TX_BUFF_SIZE, Usart6TxBuff, &len) == FIFO_EOK)
			{
				HAL_UART_Transmit_DMA(&huart6, Usart6TxBuff, len);
			}
		}
	}
}

2.3串口FIFO的定时器功能

        FIFO定时器遍历FIFO链表

        对接收FIFO实现备份缓冲到FIFO的写入操作

        对发送FIFO实现未发送完成数据的继续发送。

2.3串口错误处理

        解决串口接收发送过程中发生溢出中断等意外情况

/**
***************************************************
* @brief   HAL_UART_ErrorCallback
* @note    错误中断处理
* @param	huart		指向对应的串口
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.17
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.17     WXL
* 				create
***************************************************
**/
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    __HAL_UART_CLEAR_OREFLAG(huart);

	if(huart == &huart1)
	{
		UsartStartCloseHT(&huart1, (uint8_t*)&Usart1RxBuff[1], UART_RX_BUFF_SIZE);
	}
	if(huart == &huart6)
	{
		UsartStartCloseHT(&huart6, (uint8_t*)&Usart6RxBuff[0], UART_RX_BUFF_SIZE);
	}
}

2.3详细完整代码

/*   说明：
 *      @实现需要的支持：
 *         1）USART			串口外设，进行数据接收及发送
 *         2）func_fifo.h	提供接收发送FIFO支持
 *
 *      @实现原理及功能：
 *         串口接收使用DMA+IDLE模式实现（关闭了DMA的半满中断）
 *         		1）中断中在FIFO不繁忙时将接收数据写入到FIFO中。
 *         		2）中断中在FIFO繁忙时，将数据写入到BACK区域
 *            		通过FIFO的定时器来实现BACK数据向FIFO的写入功能。
 *         串口的发送使用发送完成中断结合DMA的定时器回调功能实现。
 *     @his
 *        ver：1.0.0.0
 *        author：WXL
 *        note：create      2021.09.04
 *
 *        ver：1.0.0.1
 *        author：WXL
 *        note：create      2021.09.17
 *        增加错误中断处理，解决串口1不接受数据的问题。
 */
/*************************************************************************************************************************
 *                                                   宏定义
**************************************************************************************************************************/
#include "bsp_uart.h"
/*************************************************************************************************************************
 *                                                   宏定义
**************************************************************************************************************************/
#define UART_TX_BUFF_SIZE	1024
#define UART_RX_BUFF_SIZE	1024
/*************************************************************************************************************************
 *                                                   局部变量
**************************************************************************************************************************/
FifoTypeDef*			Usart1RxFifo;
static FifoTypeDef*		Usart1TxFifo;
static INT8U			Usart1RxBuff[2][UART_RX_BUFF_SIZE]={0};
static INT8U			Usart1TxBuff[UART_TX_BUFF_SIZE]={0};

FifoTypeDef*			Usart6RxFifo;
static FifoTypeDef*		Usart6TxFifo;
static INT8U			Usart6RxBuff[2][UART_RX_BUFF_SIZE]={0};
static INT8U			Usart6TxBuff[UART_TX_BUFF_SIZE]={0};
/*************************************************************************************************************************
 *                                                   全局变量
**************************************************************************************************************************/
extern UART_HandleTypeDef huart1;
extern UART_HandleTypeDef huart6;
/*************************************************************************************************************************
 *                                                    局部函数
**************************************************************************************************************************/

/**
***************************************************
* @brief    bsp_uart_SendTimer
* @note     串口发送时的FIFO回调函数。
* @param	NONE
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
static void bsp_uart_TxCallBack(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	INT16U len = 0;

	if (huart->gState == HAL_UART_STATE_READY)
	{
		if(huart == &huart1)
		{
			HAL_GPIO_WritePin(O_SERIAL_GPIO_Port, O_SERIAL_Pin, GPIO_PIN_SET);
			if( func_fifo_PullPart(Usart1TxFifo, UART_TX_BUFF_SIZE, Usart1TxBuff, &len) == FIFO_EOK)
			{
				HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, Usart1TxBuff, len);
			}
		}
		if(huart == &huart6)
		{
			if( func_fifo_PullPart(Usart6TxFifo, UART_TX_BUFF_SIZE, Usart6TxBuff, &len) == FIFO_EOK)
			{
				HAL_UART_Transmit_DMA(&huart6, Usart6TxBuff, len);
			}
		}
	}
}
/**
***************************************************
* @brief    Usart1_SendInTimer
* @note     串口1发送时的FIFO回调函数。
* @param	NONE
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
static void Usart1_SendInTimer()
{
	bsp_uart_TxCallBack(&huart1);
}
/**
***************************************************
* @brief    Usart6_SendInTimer
* @note     串口1发送时的FIFO回调函数。
* @param	NONE
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
static void Usart6_SendInTimer()
{
	bsp_uart_TxCallBack(&huart6);
}
/**
***************************************************
* @brief    UsartStartCloseHT
* @note     串口1发送时的FIFO回调函数。
* @param	NONE
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
static void UsartStartCloseHT(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
{
	HAL_StatusTypeDef ret = HAL_BUSY;
	while(ret != HAL_OK)
	{
		ret = HAL_UARTEx_ReceiveToIdle_DMA(huart, pData, Size);
	}
	huart->hdmarx->Instance->CR &= (uint32_t)~DMA_IT_HT;
}
/*************************************************************************************************************************
 *                                              		全局函数
**************************************************************************************************************************/
/**
***************************************************
* @brief    bsp_uart_Init
* @note     串口初始化
* 		    FIFO的初始化，以DMA IDLE 模式开启接收
* @param	NONE
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
void bsp_uart_Init()
{
	Usart1RxFifo = func_fifo_Create(UART_RX_BUFF_SIZE*2,FIFO_TYPE_INT_PUSH);
	Usart1TxFifo = func_fifo_Create(UART_TX_BUFF_SIZE*2,FIFO_TYPE_INT_PULL);
	Usart1TxFifo->func_timmer = Usart1_SendInTimer;

	Usart6RxFifo = func_fifo_Create(UART_RX_BUFF_SIZE*2,FIFO_TYPE_INT_PUSH);
	Usart6TxFifo = func_fifo_Create(UART_TX_BUFF_SIZE*2,FIFO_TYPE_INT_PULL);
	Usart6TxFifo->func_timmer = Usart6_SendInTimer;

	UsartStartCloseHT(&huart1, (uint8_t*)&Usart1RxBuff[0], UART_RX_BUFF_SIZE);
	UsartStartCloseHT(&huart6, (uint8_t*)&Usart6RxBuff[0], UART_RX_BUFF_SIZE);
}
/**
***************************************************
* @brief   	USART_SendData
* @note    	串口接收中断函数
*          	进行当前中断时需写入到FIFO中数量的计算�?????
*          	更新FIFO的状态�??
* @param	huart		指向对应的串�?????
* 			Size		数量
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
FifoErr bsp_uart_Send(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size)
{
	FifoErr err = FIFO_EOK;
	INT16U len = 0;
	if(huart == &huart1)
	{
		//将数据压入到发的FIFO中去
		err = func_fifo_Push(Usart1TxFifo, Size, pData);
		if (huart->gState == HAL_UART_STATE_READY)
		{
			if( func_fifo_PullPartInt(Usart1TxFifo, UART_TX_BUFF_SIZE, Usart1TxBuff, &len) == FIFO_EOK)
			{
				HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, Usart1TxBuff, len);
			}
		}
		return err;
	}
	if(huart == &huart6)
	{
		//将数据压入到发的FIFO中去
		err = func_fifo_Push(Usart6TxFifo, Size, pData);
		if (huart->gState == HAL_UART_STATE_READY)
		{
			if( func_fifo_PullPartInt(Usart6TxFifo, UART_TX_BUFF_SIZE, Usart6TxBuff, &len) == FIFO_EOK)
			{
				HAL_UART_Transmit_DMA(&huart6, Usart6TxBuff, len);
			}
		}
		return err;
	}
	return FIFO_EFAILED;
}

void bsp_uart_Test()
{
	INT8U temp[1024] = {0};
	INT16U len = 0;
	if(func_fifo_PullPart(Usart6RxFifo, 1024, temp,&len) == FIFO_EOK)
	{
	  bsp_uart_Send(&huart6, temp, len);
	}
	if(func_fifo_PullPart(Usart1RxFifo, 1024, temp,&len) == FIFO_EOK)
	{
	  bsp_uart_Send(&huart1, temp, len);
	}
}


/*************************************************************************************************************************
 *                                              		HAL库回调函数
**************************************************************************************************************************/

/**
***************************************************
* @brief   HAL_UARTEx_RxEventCallback
* @note    串口接收中断函数
*          进行当前中断时需写入到FIFO中数量的计算�??????
*          更新FIFO的状态�??
* @param	huart		指向对应的串�??????
* 			Size		数量
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
void HAL_UARTEx_RxEventCallback(UART_HandleTypeDef *huart, uint16_t Size)
{
	if(huart == &huart1)
	{
		if(huart1.hdmarx->Instance->M0AR == (int32_t)&Usart1RxBuff[0])
		{
			UsartStartCloseHT(&huart1, (uint8_t*)&Usart1RxBuff[1], UART_RX_BUFF_SIZE);
			func_fifo_PushInt(Usart1RxFifo, Size, (uint8_t*)&Usart1RxBuff[0]);
		}
		else
		{
			UsartStartCloseHT(&huart1, (uint8_t*)&Usart1RxBuff[0], UART_RX_BUFF_SIZE);
			func_fifo_PushInt(Usart1RxFifo, Size, (uint8_t*)&Usart1RxBuff[1]);
		}
	}
	if(huart == &huart6)
	{
		if(huart6.hdmarx->Instance->M0AR == (int32_t)&Usart6RxBuff[0])
		{
			UsartStartCloseHT(&huart6, (uint8_t*)&Usart6RxBuff[1], UART_RX_BUFF_SIZE);
			func_fifo_PushInt(Usart6RxFifo, Size, (uint8_t*)&Usart6RxBuff[0]);
		}
		else
		{
			UsartStartCloseHT(&huart6, (uint8_t*)&Usart6RxBuff[0], UART_RX_BUFF_SIZE);
			func_fifo_PushInt(Usart6RxFifo, Size, (uint8_t*)&Usart6RxBuff[1]);
		}
	}
}
/**
***************************************************
* @brief   HAL_UART_ErrorCallback
* @note    错误中断处理
* @param	huart		指向对应的串口
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.17
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.17     WXL
* 				create
***************************************************
**/
void HAL_UART_ErrorCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
    __HAL_UART_CLEAR_OREFLAG(huart);

	if(huart == &huart1)
	{
		UsartStartCloseHT(&huart1, (uint8_t*)&Usart1RxBuff[1], UART_RX_BUFF_SIZE);
	}
	if(huart == &huart6)
	{
		UsartStartCloseHT(&huart6, (uint8_t*)&Usart6RxBuff[0], UART_RX_BUFF_SIZE);
	}
}

/**
***************************************************
* @brief    HAL_UART_TxCpltCallback
* @note     HAL库回调函数
* @param	NONE
* @retval  	NONE
* @data   	2021.09.03
* @auth   	WXL
* @his    	1.0.0.0     2021.09.03     WXL
* 				create
***************************************************
**/
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
	bsp_uart_TxCallBack(huart);
}

#ifndef _BSP_UART_H_
#define _BSP_UART_H_
/*************************************************************************************************************************
 *                                                   头文件
**************************************************************************************************************************/
#include "main.h"
#include "func_fifo.h"
/*************************************************************************************************************************
 *                                                   全局变量申明
**************************************************************************************************************************/
extern FifoTypeDef*		Usart1RxFifo;
extern FifoTypeDef*		Usart6RxFifo;
/*************************************************************************************************************************
 *                                                   函数声明
**************************************************************************************************************************/
extern void bsp_uart_Init();
extern FifoErr bsp_uart_Send(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size);
extern void bsp_uart_Test();

#endif

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STM32

FIFO

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