【实战经验】增加UART接口应用时的异常分析

zero99 · 2017-05-25T08:56:55+00:00

增加UART接口应用时的异常分析 ' h! i& K' n1 P8 ?6 h' j前言 0 R! o& H G( D. FCube软件包的提供，极大的降低了开发难度。使用者在开发的过程中，只需参考Cube包中提供的例程就能快速的实现对应功能开发。开发者为了快速开发UART功能，参考Cube包中的UART例程，并根据应用情况，扩展了另一组UART接口。但是在应用过程中，发现两路UART不能共存。本文分析了这种情况出现的原因。 0 o, ^0 o% `3 l& k \ 5 e8 J6 f$ h6 J, {# P背景介绍7 d0 ] [" }7 @ v% t 在Cube软件包中CDC例程实现了虚拟串口通信功能，数据传输链路如下图所示。 + q" N D* m* z' t* v) X/ v( s 1 B2 M1 x8 ?/ t; g在开发者的应用中，需要实现下图数据传输链路。根据应用需求，推荐参考Cube软件包中的USB CDC例程。 6 D% r( F5 Z3 p' u- }' i% n. j + T2 w' P/ t. Z; u 0 _/ E( {( p% l0 T" ^问题描述5 b2 y, w2 n8 d- \ 问题复现平台： STM324xG-Eval M- H. _+ H2 z4 H 例程路径：STM32Cube_FW_F4_V1.15.0\Projects\STM324xG_EVAL\Applications\USB_Device\CDC_Standalone 2 K4 B2 |9 }& H" i9 O! m0 J在对CDC例程了解后，参考已有的UART应用，新增了一路UART。对应初始化程序如下所示。其中USARTx为例程原有部分，而USARTy为新增的一路UART初始化部分。 6 s) Z4 `) ]7 Q! _. Z+ h! K/ e 9 l% @( ~! k _8 P # u* J6 C* j1 t% E 9 F- P# ^6 `# {7 A: b在之前的UART发送和接收处，同样新增了一路UART的发送和接收。为了方便描述，这里不对应用层面进行描述。而是直接在例程中，时钟配置后执行下述语句，复现问题。 - r3 P$ g0 `) Z; k 7 |' E( \ v! f) E, H& { ) Y$ B9 A8 _! m 结果如下表。' q. i: j0 [6 {1 w9 D7 } + n0 V. l+ K. `5 [, h" H o: `, a1 {1 |- `$ e问题分析# T5 k" O7 v( q! m$ I% k 不同UART接口相互独立。UART IP设计上，不同UART同时发送不会相互影响。初步判断应该是UART初始化过程中，存在冲突。 - c7 }1 k9 F* r3 t通过对结果分析，在UARTx和UARTy都进行初始化后，只执行UARTx DMA 发送时，执行异常；只执行UARTy DMA发送时，执行正常。而在初始化中，UARTx先于UARTy初始化，进一步确认是初始化时，存在冲突。并且将问题范围缩小到HAL_UART_MspInit()函数中。 $ u# M" J; A( m* ]: f Z2 Q9 c8 d1 R在线调试，发现在执行UARTy初始化时（UARTx已经在之前初始化结束），UARTx 发送DMA对应的Instant和Channel值都被改变。其中Instant中保存着对应DMA的寄存器基地址。 % `+ s$ f( X" t. L仔细检查HAL_UART_MspInit()函数，发现对于DMA的初试化，两个UART共用了例程中原有的DMA句柄变量，为上述程序中的static DMA_HandleTypeDef hdma_tx;& X$ Y' q$ X/ v& r- e2 c$ `* f 而在HAL_UART_Transmit_DMA函数中，会对对应的DMA进行配置并使能，而配置过程会依据DMA句柄中的参数。从而导致发送异常。 . D/ I. t6 a& w5 p, f对问题的产生原因清楚后，在新增UART接口的时候，初始化函数HAL_UART_MspInit()中同样需要新增DMA句柄变量，并利用在新增UART的DMA初始化中。如下所示。 : e/ L" M/ @" m$ C N7 o! A: ~: z" o# A8 S ; d; }( s& M# x2 ?$ Q9 Y) v% L( Q( \+ M3 G 总结# S4 R7 T Q& ^6 W 所描述的问题，可以归结为一个开发漏洞。而导致这个开发漏洞的原因，更多的可能是在参考Cube例程时，对于各函数的了解以及变量的使用情况，没有逐个了解。建议在基于Cube例程进行开发时，能够对各函数及变量等加以了解，在针对应用进行修改过程中，能够减小错误率，从而减少排错时间。9 a) Z- s- p2 Q" a ; R6 b2 w: e; d$ _; Z' d - y E- U+ ^7 E. L8 T 4 f, x9 z! D. ?4 o4 x " S( f% P+ b0 _: c! Y, \' F文档下载 3 a# P# N$ Y9 G- R2 | & Y. z! w9 w# M- \1 X更多实战经验( F. S x6 ~! M Z0 @( {8 A

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zero99 发布时间：2017-5-25 16:56

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增加UART接口应用时的异常分析

前言
Cube软件包的提供，极大的降低了开发难度。使用者在开发的过程中，只需参考Cube包中提供的例程就能快速的实现对应功能开发。开发者为了快速开发UART功能，参考Cube包中的UART例程，并根据应用情况，扩展了另一组UART接口。但是在应用过程中，发现两路UART不能共存。本文分析了这种情况出现的原因。

背景介绍
在Cube软件包中CDC例程实现了虚拟串口通信功能，数据传输链路如下图所示。

在开发者的应用中，需要实现下图数据传输链路。根据应用需求，推荐参考Cube软件包中的USB CDC例程。

问题描述
问题复现平台： STM324xG-Eval
例程路径：STM32Cube_FW_F4_V1.15.0\Projects\STM324xG_EVAL\Applications\USB_Device\CDC_Standalone
在对CDC例程了解后，参考已有的UART应用，新增了一路UART。对应初始化程序如下所示。其中USARTx为例程原有部分，而USARTy为新增的一路UART初始化部分。

在之前的UART发送和接收处，同样新增了一路UART的发送和接收。为了方便描述，这里不对应用层面进行描述。而是直接在例程中，时钟配置后执行下述语句，复现问题。

结果如下表。

问题分析
不同UART接口相互独立。UART IP设计上，不同UART同时发送不会相互影响。初步判断应该是UART初始化过程中，存在冲突。
通过对结果分析，在UARTx和UARTy都进行初始化后，只执行UARTx DMA 发送时，执行异常；只执行UARTy DMA发送时，执行正常。而在初始化中，UARTx先于UARTy初始化，进一步确认是初始化时，存在冲突。并且将问题范围缩小到HAL_UART_MspInit()函数中。
在线调试，发现在执行UARTy初始化时（UARTx已经在之前初始化结束），UARTx 发送DMA对应的Instant和Channel值都被改变。其中Instant中保存着对应DMA的寄存器基地址。
仔细检查HAL_UART_MspInit()函数，发现对于DMA的初试化，两个UART共用了例程中原有的DMA句柄变量，为上述程序中的static DMA_HandleTypeDef hdma_tx;
而在HAL_UART_Transmit_DMA函数中，会对对应的DMA进行配置并使能，而配置过程会依据DMA句柄中的参数。从而导致发送异常。
对问题的产生原因清楚后，在新增UART接口的时候，初始化函数HAL_UART_MspInit()中同样需要新增DMA句柄变量，并利用在新增UART的DMA初始化中。如下所示。

总结
所描述的问题，可以归结为一个开发漏洞。而导致这个开发漏洞的原因，更多的可能是在参考Cube例程时，对于各函数的了解以及变量的使用情况，没有逐个了解。建议在基于Cube例程进行开发时，能够对各函数及变量等加以了解，在针对应用进行修改过程中，能够减小错误率，从而减少排错时间。

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