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【经验分享】STM32 HAL库利用DMA实现串口不定长度接收方法

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STMCU小助手 发布时间:2022-1-27 22:31
我这里使用的芯片是 F1 系列的,主要是利用 DMA 数据传输方式实现的,在配置工程的时候要注意配置好 DMA,并开启中断。
  
1433771-20190322131402229-2018486803.png
5 G# p" s  x2 f  V9 `; [! |& u. n
  如果出现数据长度对,可是数据接收不完整,把Memory勾选即可:

" J) F. J: ~: }0 z* N
1433771-20190806091840276-1993520895.png
  
1、利用STM32 cubemx 建立一个工程
2、利用STM32 cubemx 生成代码后,我们先定义一些变量来使用
  1. /*    自己添加代码部分    */1 e0 g; C% K2 ]$ \" K! o
  2. volatile uint8_t rx_len=0;                            //接收数据长度
    4 s9 `9 ?* s7 ]% d( h+ G
  3. volatile uint8_t recv_end_flag=0;                     //接收完成标记位9 l" z5 X  }$ X, \
  4. uint8_t  rx_buffer[100];                              //接收缓存: P4 ]( P& [- l3 N, D" t
  5. char          BUFFER_SIZE=100;                        //不定长数据的最大长度,设置为100则最大长度为100
复制代码

$ @9 n7 v9 A: P  m( g' X& C7 F# |
这里为什么要定义volatile 关键字呢?
       主要是因为volatile 关键字提醒编译器定义的变量是易变的,编译后的程序每次需要存储或读取该变量时,会直接从变量地址读取数据。在中断或多线程中使用volatile关键字可以避免不同优化等级时程序出错,提高程序的鲁棒性。
接着对串口初始化添加一些代码,程序如下:
  1. /* USART2 init function */) n% b& I0 |# f$ o( b
  2. static void MX_USART2_UART_Init(void)' J/ s, p+ F0 ~1 C
  3. {
    0 v: t  o2 U& k* s8 c$ ~
  4. . N/ |6 M" A* C+ Y2 E
  5.   huart2.Instance = USART2;
    4 q- }( {7 E1 W8 n$ b. U
  6.   huart2.Init.BaudRate = 115200;/ H4 I& f) S$ E$ T: z0 {5 o
  7.   huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;' I) t( t5 N' l4 ^( N( `, q% f
  8.   huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    . E8 [1 b( F: V/ \4 H
  9.   huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    " K# G# s5 j$ k# o: ~
  10.   huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;+ {0 G7 [- f; u+ I: X* o! [
  11.   huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;6 H; q* ]' z! p% i8 S1 U: n
  12.   huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
    ; D( r* R+ B) V" w2 R' l( m$ z
  13.   if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK)
    4 d5 E; f' o  J  E3 @
  14.   {
    4 S* w, @/ a4 ^+ K, |( O5 ~
  15.     _Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
    / y. }+ B' W! D7 f5 y3 D; s
  16.   }
    % k+ y+ E8 V: l" C* B  S
  17.    
    # i2 f# I/ i# v& v0 B' O$ P' M% t
  18.     /*    自己添加代码部分    */
    5 N  M  z- Z6 g
  19.    __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2, UART_IT_IDLE);        //使能idle中断
    1 X* ^" l5 a+ \/ k# `* N& `
  20.    HAL_UART_Receive_DMA(&huart2,rx_buffer,BUFFER_SIZE);  //打开DMA接收,数据存入rx_buffer数组中。
    + Y+ Y6 {0 s5 Y
  21. * N! D+ _: o8 P- _( H6 Y: f
  22. }
复制代码
3、接收函数我写在了另一个文件上,其他文件要用到上面 main文件里面定义的变量就要声明一个外部变量
  1. extern volatile uint8_t rx_len;
    ! z2 d3 L0 B! W" O+ `
  2. extern volatile uint8_t recv_end_flag;
      ]4 {. r6 p* u  p6 o6 q6 v
  3. extern uint8_t  rx_buffer[100];- T2 @0 _9 N/ ~8 ~3 \) ?
  4. extern char      BUFFER_SIZE;
复制代码
7 j1 ~9 Y, c+ g1 u" h! n, W" |
4、接着修改串口中断服务函数,在串口中断服务函数里添加接收代码,代码如下:
  1. void USART2_IRQHandler(void)" ]( N( y, x- ]9 K+ K4 a
  2. {
    2 I% k) d; u2 [) E
  3.   /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 0 */9 \: e  }0 y1 U7 m/ @' V
  4.     $ q9 e$ W( {, ~- X6 L
  5.     /*    自己添加代码部分    */
    , U1 _, _* K$ }
  6.     uint32_t tmp_flag = 0;
    2 X2 ?2 {5 @5 ]4 a# k- P8 r
  7.     uint32_t temp;% Y% r3 `& k4 _! h8 h
  8.     tmp_flag =__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2,UART_FLAG_IDLE);   //获取IDLE标志位+ t, a% W0 k8 S$ R6 z
  9.     if((tmp_flag != RESET))  //idle标志被置位
    $ x$ d8 [( Q5 E, j! ]* z
  10.     {
    % q2 {) N* O  e
  11.         __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart2);  //清除标志位
    2 F7 s' t6 T8 ], P$ e. U
  12.         temp = huart2.Instance->SR;    //清除状态寄存器SR(F0的HAL库USART_TypeDef结构体中名字为ISR:USART Interrupt and status register),读取SR可以清楚该寄存器( Y. U0 ^/ |7 |* B( o5 ?
  13.         temp = huart2.Instance->DR;    //读取数据寄存器中的数据,读取DR(F0中为RDR:USART Receive Data register): o+ Z) ^1 p- t% U9 x
  14.         HAL_UART_DMAStop(&huart2);      temp  = hdma_usart2_rx.Instance->CNDTR;   //获取DMA中未传输的数据个数,NDTR寄存器分析见下面
    + R4 ~, Y: \: y. {3 B) W
  15.         rx_len =  BUFFER_SIZE - temp;         //总计数减去未传输的数据个数,得到已经接收的数据个数$ O) d% V7 }3 Z
  16.         recv_end_flag = 1;                //接受完成标志位置1    $ A4 n6 ?7 j4 k+ N/ \! r. W
  17.      }* N, c7 U1 l. E4 w  |* r/ [
  18. $ C. j! k$ f9 |4 \; l5 x
  19.   /* USER CODE END USART2_IRQn 0 */ # D: F1 r4 ]# |9 T
  20.   HAL_UART_IRQHandler(&huart2);! v$ \# s, f* w! o: x5 @
  21.   /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 1 */
    ' r9 c( r, y3 F9 k0 \% |$ H+ x  g8 \

  22. * {. e# V3 a( v6 _
  23.   /* USER CODE END USART2_IRQn 1 */
    6 N! S) S: T# m3 q
  24. }
复制代码
( _/ i! T5 e, X0 }3 }* v5 ]
  上面的 CNDTR 寄存器在 DMA 通道结构体中定义了 CNDTR 寄存器,这个不同的芯片HAL库里面定义的命名有点不同,有兴趣的可以自己去查看一下,那为什么是未传输的数据数呢,STM32的中文手册给出了该寄存器的具体说明。(注意:建立工程的时候要添加串口TX RX 的DMA通道,以及打开DMA中断)
  1. /**
    ' L& j! x5 u: J' Z% E
  2.   * @brief DMA Controller  ~" v0 N6 c4 K- g" e1 A6 j
  3.   */
    2 c0 R2 g5 o  j5 v3 {
  4. typedef struct
    : C- {) }; M* S1 A; _2 X# U
  5. {
    + Q" d2 {7 R. }4 X8 A: r# K) S
  6.   __IO uint32_t CCR;
    * w% Z% X8 u: }% t2 G* W
  7.   __IO uint32_t CNDTR;
    * }' b& R4 z$ K  J; N
  8.   __IO uint32_t CPAR;" V  c- `, u  [' W, M2 N  g( c
  9.   __IO uint32_t CMAR;
    $ B' y0 B  y7 s( i/ }
  10. } DMA_Channel_TypeDef;
复制代码
0 _* `! [, c4 n+ f# r8 i
寄存器说明如下:
4 A; B. z0 T5 `" l' U# q; I
1433771-20180927183749492-1406746456.png

9 ?2 L5 H: z5 p  R" Z7 {; F1 m
5、接着编写接收处理函数,代码如下:
  1. /***************************************************************( |! Q9 K  x' c: L4 G, N0 u
  2.     *函数名:Data_Turn) X4 ?4 f. {1 A+ l
  3.     *输  入:无
    . |# n& p/ Z6 v2 `% C$ M
  4.     *说  明:串口接收完成,返回串口查看接收情况) _, F$ P: G# {& N, ]
  5.     *返回值:无
      m$ d3 B& D" \/ w
  6.   **/$ |4 C; ]6 L6 Y( z' a6 H. ]& G. F( h1 |
  7. void Data_Turn(void)5 |$ r% h. I. U2 S1 ^3 u0 R* O$ t5 o
  8. {
    ' h% S1 M3 E3 b9 w7 ?$ `* c  x; S

  9. : N: P5 |! P- I- G7 u/ [: Z
  10.   if(recv_end_flag ==1)        
    3 {2 B+ ]: n6 q2 {$ ~6 `" O. J1 Z
  11.   {
    . i, h4 Z/ |6 y
  12.       printf("rx_len=%d\r\n",rx_len);                           //打印接收长度, a. @# a3 k4 f' z
  13.       HAL_UART_Transmit(&huart2,rx_buffer, rx_len,200);        //接收数据打印出来3 w5 c7 b3 m" T+ o4 E" Q
  14.       for(uint8_t i=0;i<rx_len;i++)) A! U( {, J! r& G
  15.       {1 G% \( W+ N. H  j0 M( k
  16.          rx_buffer[i]=0;   //清接收缓存
    , i5 F" {1 ^* z' Z) c3 j" n4 `
  17.       }" c; ?7 J! K8 P% C+ Q) ]& k
  18.       rx_len=0;        //清除计数
    - C. \2 o  Y) `- f
  19.       recv_end_flag=0;    //清除接收结束标志位
    : a' z0 B- T8 l& Y* @8 v
  20.    }
    / E9 g9 ?( y' S/ K
  21. }
复制代码

& |5 r/ n$ u- d# \
6.再主函数里的的while循环里再次打开DMA中断接收
  1. HAL_UART_Receive_DMA(&huart2,rx_buffer,BUFFER_SIZE);            //重新打开DMA接收
复制代码
! ^0 m8 K2 b  k% t
运行效果如下图,我的代码是接收到Do-0:1字符串,判断字符串,返回我需要的字符串,效果正确。
- K  R' ?5 b$ r
补充一点最近新发现的关于串口中断接收的问题:
  串口中断接收如果使用HAL库的中断接收函数,接收到的数据量远小于设定要接收的数据量,串口一直处于Busy状态,会出现接收死循环的情况,接收的数据跟设定不符会出错
注意:
  测试过程中发现,用接收串口助手的所有数据都没问题,不过接收模块的不定长数据时,如果这个数据之间包含回车换行符会接收不全,例如:AT\r\nOK\r\n,这个就只能接收到AT\r,具体什么原因造成的还没找出原因,有知道的可以告诉我一下。

- A  m, @) @  }$ P
1433771-20180927183233020-1397923511.png
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